JPH0980273A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

Info

Publication number
JPH0980273A
JPH0980273A JP7236407A JP23640795A JPH0980273A JP H0980273 A JPH0980273 A JP H0980273A JP 7236407 A JP7236407 A JP 7236407A JP 23640795 A JP23640795 A JP 23640795A JP H0980273 A JPH0980273 A JP H0980273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
sub
groove
optical
optical component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7236407A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruhiko Tabuchi
晴彦 田淵
Masami Goto
正見 後藤
Masumi Norizuki
真澄 法月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7236407A priority Critical patent/JPH0980273A/ja
Priority to US08/671,507 priority patent/US5757999A/en
Publication of JPH0980273A publication Critical patent/JPH0980273A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
    • G02B6/4231Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment with intermediate elements, e.g. rods and balls, between the elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/4232Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using the surface tension of fluid solder to align the elements, e.g. solder bump techniques
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4233Active alignment along the optical axis and passive alignment perpendicular to the optical axis
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の光部品を共通支持部材で支持して相互に
位置合わせする光学装置において、各光部品の横位置と
高さを高精度に調節可能とし、半導体レーザチップの光
軸を基板から十分高くして、出射光が基板で遮光されな
いようにする。 【解決手段】チップ状の第1の光部品を共通基板1上に
載置し、球状の第2の光部品を、共通基板1の表面の断
面が逆ピラミッド状の光部品ガイド溝11でガイドして
載置し、共通基板1上に、第2の光部品の第1の光部品
と反対側に光部品ガイド溝11の近傍から光軸に沿って
ビーム通過溝17を形成し、さらに共通基板1上に、ビ
ーム通過溝17と直交し、かつ光部品ガイド溝11とビ
ーム通過溝17の両者にそれぞれ一部が重なるように帯
状の溝18を形成して、共通基板1の面より低い位置
で、ビーム通過溝17を通過する光ビームを遮らないよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に関し、
特に、複数の光部品を共通支持部材で支持して、相互に
位置合わせを行なう光学装置に関するものである。
【0002】例えば、光通信装置の光源には、板状の支
持部材(以下、この「板状の支持部材」を「基板」とい
う)の表面に、半導体レーザと、半導体レーザの発生光
を光ファイバに結合するレンズと、光ファイバとを定接
し、光結合した光学装置が用いられる。
【0003】この場合、半導体レーザと、半導体レーザ
の発生光を光ファイバに結合するレンズと、光ファイバ
とは、光軸中心の基板表面に平行な方向の相対位置(以
下、この「基板表面に平行な方向の相対位置」を「横位
置」という)と、光軸中心と基準となる基板の基板表面
との垂直距離(以下、この「光軸中心と基準となる基板
の基板表面との垂直距離」を「光軸高さ」という)の両
方を、ミクロンオーダーで位置合わせする必要がある。
【0004】しかしながら、半導体レーザの、基板と光
軸中心とが最も接近する部分の距離(以下、この「基板
と光軸中心とが最も接近する部分の距離」を「光軸−基
板間距離」という)と、レンズの光軸−基板間距離とは
大きく異なっている。
【0005】このような、基板に定接したとき、光軸−
基板間距離が同一でない2つ以上の光部品の横位置と光
軸高さとを、精密に調整できる技術が要求されている。
【0006】
【従来の技術】半導体レーザと光ファイバとを基板上に
定接して、光結合する場合には、半導体レーザと光ファ
イバとの間にレンズを介在させることによって、高い結
合効率が得られる。
【0007】この際、半導体レーザはサイズが小さく、
かつ光軸が低い位置にあるので、光軸−基板間距離が極
端に小さくなる。一方、レンズは光ビームを、一旦、比
較的大きなビーム径に変換して処理するので、光軸−基
板間距離を大きくする必要がある。具体的には、光軸−
基板間距離を、光ビームの最大半径より大きくしなけれ
ばならない。
【0008】このような、光軸−基板間距離の異なる光
部品を基板上に定接して、両光部品の横位置と光軸高さ
との両方を精密に調節するためには、従来、いくつかの
方法が知られている。
【0009】図43は、第1の従来例を示したものであ
って、(a)は光学部品の全体を示す斜視図、(b)は
基板上における半導体レーザチップとレンズとの配置を
示す説明図である。
【0010】この従来例においては、共通支持部材とし
てシリコンからなる基板1を用い、光部品ガイド溝11
で球状のレンズ3をガイドして基板1上に定接し、精密
な位置合わせ手段を用いて、半導体レーザチップ2を定
接するものである。
【0011】なお、図43(b)において、26は半導
体レーザの出射光を示し、4は基板1に基づく、半導体
レーザの出射光に対する遮光部を示している。
【0012】図44は、第2の従来例を示したものであ
って、板状のスペーサを用いて半導体レーザの光軸の高
さを調整する例を示し、(a)は光学部品の全体を示す
斜視図、(b)は基板上における半導体レーザチップと
レンズとの配置を示す説明図である。
【0013】この従来例においては、図43に示された
第1の従来例とほぼ同様の構成を有しているが、図44
(a),(b)に示すように、半導体レーザチップ2の
下部に、板状のスペーサ5を挿入して、基板1に対して
半導体レーザからの出射光の光軸を高くすることによっ
て、図43に示された遮光部4を消滅させたことが示さ
れている。
【0014】図45は、第3の従来例を示したものであ
って、光ビームが通過する部分に、レーザアブレーショ
ンによってビーム通過溝を形成する例を示している。
【0015】図45において、6はレーザアブレーショ
ン用のレーザビーム、16は基板1上の半導体レーザチ
ップ2を搭載すべき部分、17はレーザアブレーション
によって形成されたビーム通過溝である。なお、レーザ
アブレーションは、レーザビームを物質に照射し、蒸発
させて除去することによって、所望の形状を形成する加
工方法である(1992年電子情報通信学会秋季大会、
講演論文集4−235所載)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例において
は、半導体レーザの定接手段に起因して、基板によって
光が遮られるという問題がある。以下、半導体レーザの
定接手段を具体的に示し、いずれの方法を用いた場合で
も、光軸−基板間距離が小さくなって、光が遮られるこ
とを説明する。
【0017】半導体レーザの定接手段としては、以下、
図46,図47,図48に示すような、各種の方法があ
る。まず、これらについて説明する。
【0018】図46は、半導体レーザチップを実装用基
板上に定接する方法(1) を説明するものであって、
(a)は半導体レーザチップ上の突起と、基板のガイド
溝とを用いる方法、(b)は半導体レーザチップ上のマ
ーカーと、基板上のマーカーとを用いる方法を示す。
【0019】図46(a)に示す方法では、半導体レー
ザチップ2の表面のパッド21上に形成されたドーム状
の突起22を、基板1に形成したガイド溝12に嵌合さ
せることによって半導体レーザチップを定接するもので
ある(特願平7−159141号)。
【0020】図46(b)に示す方法は、基板1上に形
成したマーカー14と、半導体レーザチップ2の表面の
マーカー24とを一致させて、パッド21上に配設され
たボンディング用融材23を用いてボンディングするも
のである(IEEE Transactions Photonics Technology L
etters,Vol.3,No.11,November,1991所載)。
【0021】図47は、半導体レーザチップを実装用基
板上に定接する方法(2) を説明するものであって、ボン
ディング用融材を用い、融材が溶融し液相化したときの
表面張力の作用により位置合わせする方法を説明するも
のである。(a)は半導体レーザチップ2が所定の位置
からずれて基板1に載置された状態で、ボンディング融
材23が溶解する前、(b)はボンディング融材23が
溶融し基板上のパターン15に馴染んだ瞬間、(c)は
ボンディング用融材が溶融し、その表面張力により半導
体レーザチップが図(b)に記載した矢印の方向に移動
して、自動的に位置合わせが行なわれた状態(このよう
な作用を自己整合作用という)をそれぞれ示す。
【0022】図47の方法は、溶融し液相化した融材2
3の表面張力によるポテンシャルが最小となるように変
形することにより、自動的に基板上のパターン15と半
導体レーザチップ上のパターン21とが位置合わせされ
るものである。このように自動的に位置合わせが行なわ
れることから、自己位置整合(セルフアライン)ボンデ
ィングと言われる。図47(c)において自己位置整合
した状態で冷却しボンディング融材を凝固させることに
より、半導体レーザチップが基板1上に定接される。こ
の際、機械的固定と電気的接続とを同時に行なうことが
できる(IEEE Transactions on Components,Hybrids,an
d Manufacturing Technology,Vol.15,No.2,April,1992
ならびに1994年電子情報通信学会春季大会講演集5
−21所載)。
【0023】図48は、半導体レーザチップを実装用基
板上に定接する方法(3) を説明するものであって、基板
上の半導体レーザ嵌合溝に半導体レーザチップ2を嵌合
させる方法を示している。
【0024】図48に示す方法は、基板1に比較的浅い
半導体レーザ嵌合溝28を形成するとともに、半導体レ
ーザチップ2の表面の結晶をエッチングして、突起27
を形成し、この突起27を半導体レーザ嵌合溝28に嵌
合させるものである(特願平6−38863号)。
【0025】これらの方法においては、いずれの場合で
も、ボンディングの際の、半導体レーザチップ2の発光
部の位置精度を高めるため、フェースダウンボンディン
グを行なうことが望ましい。すなわち、発光部が形成さ
れた側に、パッド21を形成し、その側を下にして、ボ
ンディングを行なうようにする。
【0026】フェースダウンボンディングを用いると、
発光部が下になるようにボンディングされ、発光部と基
板表面との距離は数μm以下(具体的には、例えば5μ
m以下)となる。従って、図46(b)および図48の
場合には、半導体レーザチップの光軸−基板距離が5μ
m以下と非常に小さくなる。
【0027】図46(a)および図47の場合は、図4
6(b)および図48の場合と比べて、半導体レーザチ
ップの光軸−基板距離は大きくなるが、やはり、十分な
距離を確保することは困難である。
【0028】これは次の二つの理由によるものである。
第1の理由としては、半導体レーザチップ2のパッド2
1が形成されるべき表面のサイズは、200μm×30
0μm程度であって小さいので、突起22やボンディン
グ用融材23の直径を50μm程度より大きくすること
が困難なためである。具体的には、半導体レーザチップ
の光軸と基板表面との距離を、50〜60μmより大き
くすることは難しい。
【0029】第2の理由としては、特に図47の場合に
は、自己整合性を高めるために、比較的小さいサイズの
ボンディング用融材23を用いるためである。実際に
は、直径が50μmより小さいボンディング用融材23
を用いるため、半導体レーザチップの光軸と基板表面と
の距離は、さらに小さい値に制限される。
【0030】次に、この問題について、図49を用いて
さらに詳細に説明する。図49は、半導体レーザチップ
を実装用基板上に定接する方法を比較して説明する図で
ある。図49において、(a),(b),(c)は、図
46(a),(b)および図47の場合の、光軸と基板
表面との距離を定める要素の詳細を示したものである。
【0031】いま、図49(c)において、パッド21
の直径を50μmとし、角αを45°とした場合には、
ボンディング用融材23の高さh1 は50μmとなる。
これにパッド15とパッド21の厚さおよび半導体レー
ザチップ表面から半導体レーザの発光部25までの距離
を加えたものが、光軸高さh2 となる。図49(c)の
場合の、光軸と基板表面との距離h2 は、具体的にはお
よそ55μm程度になる。この試算は、理論上の最大値
に相当するものであり、実際には、製造性の面から、こ
れよりも小さくしなければならない。
【0032】なぜならば、半導体レーザチップの幅を2
00μmとすると、図49(c)から見てとれるよう
に、パッド21の直径を50μmとすると、隣り合うボ
ンディング用融材23が接触する恐れがある。そこで実
際には、パッド直径は、これより小さくする必要があ
る。さらに、すでに述べたように、自己整合性を高める
ためには、パッド径を小さくすることが望ましいので、
実際には、光軸と基板表面との距離は、これよりも小さ
くなり、およそ30μm程度となる。
【0033】図46(a)の場合には、突起22を溝1
2に嵌合させるので、図47の場合より、光軸と基板表
面との距離が小さくなる。また、すでに述べたように、
図46(b)の場合は、図46(a)の場合よりも、光
軸と基板表面との距離は小さくなる。
【0034】以上説明したように、半導体レーザを精密
に位置合わせして定接しようとすると、光軸と基板表面
との距離が小さくなる。このため、図43(b)に示す
ように、レンズと光結合させると、基板表面で半導体レ
ーザの出射光26が遮られて、ハッチングを施して示す
遮光部4が現れるという問題が生じる。
【0035】次に、図44に示す第2の従来例のよう
に、板状のスペーサ5を挿入する場合には、半導体レー
ザチップ2の搭載に際して、半導体レーザチップ2をス
ペーサ5に搭載する工程と、スペーサ5を基板1に搭載
する工程との2工程が必要となる。この工程に、図46
に示すような、半導体レーザチップ2および板状のスペ
ーサ5を位置決めして搭載する方法を用いる場合には、
スペーサ5の表面と、裏面のパターンとを正確に位置合
わせする必要がある。しかしながら、フォトリソグラフ
ィーを用いても、両面のパターンを精度よく一致させる
ことは困難である。具体的には、裏面と表面には5μm
程度のずれを生じる。さらに、板状のスペーサ5には、
1μm以下の厚さ精度が要求され、厚さ精度といった面
でも、製造が難しいという問題がある。
【0036】図45に示す第3の従来例のように、レー
ザアブレーションによって溝加工を行なおうとした場
合、連続的に光を照射すると、レンズ等をガイドする溝
(例えば図44の11に相当する溝)の斜めの壁面にも
レーザ光6が照射されて、レンズガイド溝11の側壁が
削りとられる場合がある。これを避けるためには、レン
ズ等をガイドする溝にさしかかった瞬間に、レーザの照
射を停止する必要があるが、この停止のタイミングの制
御が難しいという問題がある。
【0037】またレーザ光6を、一筆書きのように照射
する必要があり、さらに、レーザの出力が小さい場合に
は、同じ箇所に複数回にわたってレーザ光を照射しなけ
れば、深い溝を形成できない。このため、加工に比較的
長い時間を要するという問題がある。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の問題点を解決するために、次の第1の手段と第2の手
段とを用いる。
【0039】第1の手段は、エッチングによってビーム
通過溝を形成するか、ダイシングソー等の機械加工によ
ってビーム通過溝を形成するか、あるいは、エッチング
とダイシングソー等の機械加工との組み合わせだけでビ
ーム通過溝を形成できるような構造とするものである。
ビーム通過溝を形成することによって、実質的に光軸−
基板間距離を広げることができる。そして、エッチング
もしくはダイシングソー等の機械加工、またはこれらの
組み合わせによってビーム通過溝を形成することによっ
て、ビーム通過溝の形成が容易になる。
【0040】この第1の手段には、さらに次の(1),(2),
(3) の三つの実施態様がある。 (1) 光学装置の基板に、少しの間隙を残すように、エッ
チングによって、レンズガイド溝と、ビーム通過溝とな
るべき溝とを形成し、次いで、レンズガイド溝とビーム
通過溝の間隙の部分を、両方の溝に一部がかかるよう
に、帯状に、光軸とは垂直な方向に機械的に研削して、
つながったビーム通過溝を製作する。これによって、比
較的容易に、ビーム通過溝を形成することができる。
【0041】(2) 少なくとも二つの基板を使用し、一方
の基板のみに光軸に沿って機械的にビーム通過溝を形成
し、次いで、レンズのように基板−光軸間距離が大きい
部品をビーム通過溝付きの基板に載置し、次いで、二つ
の基板を再配列して、光部品間の位置合わせをしてもよ
い。
【0042】ここで二つの基板の位置合わせ方法として
は、次の(2-a),(2-b) の二つの方法がある。
【0043】(2-a) 光軸に垂直な方向に直列に配列して
組み合わせる場合 製造が容易で、高精度な相対的位置合わせが可能な位置
合わせ手段を有する第1の副基板と、製造が容易で、高
精度な相対的位置合わせが可能な位置合わせ手段と、光
が通過すべき部分に機械的に形成されたビーム通過溝と
を有する第2の副基板との少なくとも二つの副基板を用
い、半導体レーザ等のように比較的光軸基板間距離が小
である光部品を第1の副基板に搭載し、レンズ等のよう
に比較的直径が大きい光ビームを扱う光部品を第2の副
基板に搭載し、しかも、製造が容易で、高精度な相対的
位置合わせが可能な位置合わせ手段を用いて、第1の副
基板と第2の副基板との相対的位置合わせを行なう。
【0044】製造が容易で、高精度な相対的位置合わせ
が可能な位置合わせ手段としては、次の三つの方法があ
る。 共通基板上に平行に並べられた円柱体に、第1の副
基板および第2の副基板のV溝を嵌合させる方法 共通基板上に並べられた複数の球体に、第1の副基
板および第2の副基板上の複数の逆ピラミッド状の溝を
嵌合させる方法 共通の円柱体を、第1の副基板および第2の副基板
上のV溝と他の基板とで挟み込む方法
【0045】(2-b) 光軸に平行な面で重なるように、上
下に重ねて組み合わせる場合 製造が容易で、高精度を得ることが容易で、しかも、基
板表面に垂直な方向の位置(この「基板表面に垂直な方
向の位置」を以下、「高さ」という)の調整機能を含む
位置合わせ手段と、エッチング等の局所的に溝形成が可
能な方法で形成されたビーム通過溝とを有する第1の副
基板と、製造が容易で、高精度を得ることが容易で、し
かも、高さの調節機能を含む位置合わせ手段と、機械的
に形成したビーム通過溝とを有する第2の副基板との少
なくとも二つの副基板を用い、第1の基板の光ビーム通
過溝に近接した位置に、半導体レーザ等のように比較的
光軸基板間距離が小である光部品を実装し、レンズ等の
ように比較的直径が大きい光ビームを扱う光部品を第2
の基板に搭載し、第2の基板に搭載したレンズ等のよう
に比較的直径が大きい光ビームを扱う光部品を第1の基
板上の光ビーム通過溝に収容するように、二つの副基板
を位置合わせして重ね合わせる。
【0046】製造が容易で、高精度を得ることが容易
で、しかも、高さの調節機能を含む位置合わせ手段に
は、第1の基板上に並べられた複数の球体に、第1の副
基板および第2の副基板上の複数の逆ピラミッド状の溝
を嵌合させる方法がある。
【0047】(3) 上記(2-b) の方法において、第2の基
板にビーム通過溝のないものを用い、第2の基板の表面
と第2の基板に搭載したレンズ等のような比較的直径が
大きい光ビームを扱う光部品の光軸との距離を大に選ぶ
ようにしてもよい。
【0048】第2の手段としては、少なくとも二つの基
板を用い、光部品を搭載したのち、この二つの基板間の
高さを調節して配列する方法を用いる。
【0049】ここで、二つの基板は、光軸高さまたはビ
ーム径の大小に応じて、同一面上で二つの基板を配列す
るように組み合わせる。
【0050】製造が容易で、高精度を得ることが容易
で、しかも、高さの調節機能を含む位置合わせ手段を有
する第1の副基板と、製造が容易で、高精度を得ること
が容易で、しかも、高さの調節機能を含む位置合わせ手
段を有する第2の副基板との少なくとも二つの副基板を
用い、半導体レーザ等のように比較的直径が大きい光ビ
ームを扱う部品を第2の副基板に搭載し、しかも、製造
が容易で、高精度を得ることが容易で、しかも、高さの
調節機能を含む位置合わせ手段を用いて第1の副基板と
第2の副基板の相対的位置合わせと高さの調節を行な
う。
【0051】具体的には、例えば、基板にシリコン基板
を用い、これを異方性エッチングして形成した溝を、円
柱体または球体と嵌合させて位置合わせすれば、精度よ
く高さと横位置を調節可能であり、しかも製造が容易に
なる。ここで、光部品をガイドする溝との相対的位置精
度を向上させ、かつ、基板の厚さのばらつきによる基板
間の位置合わせ精度の劣化を防止するためには、ガイド
構造を光部品搭載面と同じ面に形成することが望まし
い。
【0052】製造が容易で、高精度を得ることが容易
で、しかも高さの調節機能を含む副基板の位置合わせ手
段には、次の六つの方法がある。
【0053】(a) 共通基板上に平行に並べられた円柱体
に副基板上のV溝を嵌合させ、しかも第1の副基板上の
V溝の幅と第2の副基板上のV溝の幅とを変化させる方
法。
【0054】(b) 共通基板上に平行に並べられた少なく
とも1対の円柱体である第1の円柱体に第1の副基板上
のV溝を嵌合させ、しかも共通基板上に互いに平行にし
かも第1の円柱体に対しては直列に並べられた少なくと
も1対の他の円柱体である第2の円柱体に第2の副基板
上のV溝を嵌合させ、しかも第1の円柱体と第2の円柱
体の直径を変える方法。
【0055】(c) 共通基板上に平行に並べられた複数の
球体に、副基板上の複数の逆ピラミッド状の溝を嵌合さ
せ、しかも第1の副基板上の逆ピラミッド状の溝の幅と
第2の副基板上の逆ピラミッド状の溝の幅とを変化させ
る方法。
【0056】(d) 共通基板上に平行に並べられた複数の
第1の球体に、第1の副基板上の複数の逆ピラミッド状
の溝を嵌合させ、しかも共通基板上に並べられた複数の
第2の球体に第2の副基板上の逆ピラミッド状の溝を嵌
合させ、しかも第1の球体の直径と第2の球体の直径と
を変化させる方法。
【0057】(e) 共通の円柱体の一部ずつを、それぞれ
第1の副基板上のV溝と第1の他の基板ならびに第2の
副基板上のV溝と第2の他の基板とで鋏み込み、しかも
第1の副基板上のV溝の幅と第2の副基板上のV溝の幅
を変化させる方法。
【0058】(f) 共通基板上に断面がV字型である溝ま
たは断面が台形である突起を形成し、この溝または突起
に副基板に形成した断面が台形である突起または断面が
V字型である溝を嵌合させ、しかも共通基板または副基
板に形成した溝の幅を変化させる方法。
【0059】以下、本発明の作用を説明する。前述の第
1の手段によれば、エッチングまたは機械加工またはエ
ッチングと機械加工との組み合わせによって、ビーム通
過溝を形成することができるので、比較的簡便にしかも
比較的短時間で、ビーム通過溝を形成できるようにな
る。以下、第1の手段のうち、(1) と(2) と(3) とにつ
いてさらに詳細に説明する。
【0060】第1の手段のうち上記(1) では、まず、異
方性エッチングを用いてシリコン基板上に、レンズ等を
ガイドすべき溝とビーム通過溝となるべき溝とをそれぞ
れ独立した溝として形成する。レンズ等をガイドする溝
を独立させることによって、完全に矩形の溝が形成さ
れ、ガイドされる部品を確実に位置決めできるようにな
る。ビーム通過溝も同時に形成するので、1枚の基板内
については、多数の溝を一括して形成できる。また、多
数の基板を一括してエッチングできるので、1個あたり
の製造時間が短縮される。
【0061】次に、ダイシングソー等を用いて、レンズ
等をガイドすべき溝とビーム通過溝となるべき溝の間の
部分を、両方の溝にかかるような幅で、帯状に研削する
と、レンズ等をガイドする溝とビーム通過溝とがつなが
って、光が通過可能な空間が形成される。
【0062】このように、ダイシングソー等によって、
1回だけ直線的に研削するだけで、レンズ等をガイドす
べき溝と、ビーム通過溝となるべき溝を接続できるの
で、比較的短時間でかつ比較的簡単にビーム通過溝を形
成できる。
【0063】第1の手段のうち上記(2) では、二つの基
板を用い、一方の基板に半導体レーザ等を載置し、他方
の基板にレンズ等を載置する。このように、基板の機能
を分けることによって、次に記載した理由によって、ビ
ームの経路に沿って容易に機械的にビーム通過溝を形成
できるようになる。
【0064】図1は、ビーム通過溝の形成方法の例を示
したものであって、(a)は基板の一部に溝を形成した
状態を示し、(b)は基板の全体に溝を形成した状態を
示している。ビーム通過溝を機械的に形成するのが難し
いのは、二つの部品を一つの基板上に搭載するためであ
る。以下、この点を詳述する。
【0065】図1(a)は、エッチング等のような、基
板の一部分に限定的に溝を形成可能な方法を用いること
によって、光部品(例えば半導体レーザチップ2)を搭
載すべき部分2Xを残して、基板1に、ビーム通過溝1
7を形成できることを示している。
【0066】しかしながら、機械的にビーム通過溝17
を形成すると、例えば図1(b)に示すように、光部品
を搭載すべき部分2Xにまで、ビーム通過溝17が形成
されるようになる。このため、光部品が、半導体レーザ
チップ2のようにサイズが小さいものである場合には、
光部品を搭載するための領域2Xを確保することが困難
になる。
【0067】図2は、本発明における問題解決のための
手段(1)-1 を示したものであって、(a)は第1の基板
を示し、(b)は第1の基板にビーム通過溝を形成した
状態を示す。また(c)は第2の基板を示し、(d)は
第1の基板と第2の基板とを位置合わせした状態を示
す。
【0068】まず、図2(a)のように、レンズ等のサ
イズが大きい部品に対しては、エッチングによって、第
1の基板120にレンズ等をガイドすべきガイド溝12
1を形成する。次に図2(b)のように、光ビームの経
路に沿って、ダイシングソー等を用いて、機械的に、帯
状のビーム通過溝127を形成する。
【0069】一方、半導体レーザチップのように、光軸
−基板間距離が小で、かつサイズが小さい光部品を搭載
する基板として、図2(c)に示すような第2の基板1
10を用い、この基板については、ビーム通過溝の形成
を行なわないようにする。そして、図2(d)のよう
に、半導体レーザチップ2とレンズ3とを対向させて、
二つの基板を位置合わせして配列すれば、二つの部品が
位置合わせされる。
【0070】図3は、本発明における問題解決のための
手段(1)-2 を示したものである。図2の例ではレンズ3
に球状のものを用いているが、レンズ3が円柱状のもの
であってもよい。例えば図3に示すように、基板120
に間口が長方形のガイド溝121を形成し、ここに円柱
状のレンズ3を嵌合させてもよい。図3の場合には、光
軸に平行な方向については121Xで示した面により位
置決めがされ、光軸方向については121Zで示した面
により位置決めがされる。その結果、レンズ3は基板表
面面内の前後左右と基板に垂直な方向の自由度が束縛さ
れ、特定の1点に位置決めされる。
【0071】問題解決のための手段(1)-1,(1)-2 を用い
れば、ビーム通過経路に沿ってダイシングソー等で1回
だけ直線的に研削するだけで、ビーム通過溝を形成でき
るので、比較的短時間でかつ比較的簡単にビーム通過溝
を形成することができる。
【0072】この際、基板とその位置合わせの手段に
は、前述した手段(2-a) に記載した各方法を用いること
ができる。これらの方法を用いると、異方性エッチング
して形成した溝を有する2枚のシリコン基板で円柱体も
しくは球体を挟み込むか、または異方性エッチングして
形成した溝を有する2枚のシリコン基板を重ね合わせる
だけで、横位置と高さを精密に調節することができる。
【0073】横位置は、異方性エッチングして形成した
溝を有する2枚のシリコン基板で円柱体もしくは球体を
挟み込むか、または異方性エッチングして形成した溝を
有する、2枚のシリコン基板を重ね合わせるだけで定ま
る。高さは、溝の間口の幅を変化させるだけで調節でき
る。溝の間口の位置とサイズを定めるパターンを、フォ
トリソグラフィで形成することができるので、非常に精
密な調節が可能になる。
【0074】さらに上記(2) の手段においては、上記の
手段(2-b) のように、少なくとも二つの基板を用い、第
1の基板のみに機械的にビーム通過溝を形成し、第2の
基板には、エッチングでビーム通過溝を形成するように
してもよい。
【0075】図4は、本発明における問題解決のための
手段(2)-1 を示したものであって、(a)は第1の基板
と第2の基板を示し、(b)は第1の基板と第2の基板
とを組み立てる際の状態を示す。
【0076】図4において、1は第1の基板を示し、2
00は第2の基板を示している。図4(a)に示すよう
に第1の基板1には、エッチングによってビーム通過溝
17を形成する。図4(b)に示すように、半導体レー
ザチップ2を基板1のビーム通過溝17の端部に接近し
て載置すれば、基板1の表面で光が遮られることはな
い。
【0077】第2の基板200には、レンズ等をガイド
すべきガイド溝201を形成したのち、ダイシングソー
等を用いて、ビームの経路に沿って機械的に帯状のビー
ム通過溝207を形成する。このような第1の基板1に
半導体レーザチップ2を搭載し、第2の基板200にレ
ンズ3を搭載したのち、図4(b)に示すように、半導
体レンズチップ2とレンズ3とを対向させて、二つの基
板を位置合わせして配列すれば、二つの部品が位置合わ
せされる。
【0078】図5は、本発明における問題解決のための
手段(2)-2 を示したものである。図4の例においては、
レンズ3に球状のものを用いているが、レンズ3が円柱
状のものであってもよい。例えば図5に示すように、基
板200に間口が長方形のガイド溝201を形成し、こ
こに円柱状のレンズ3を嵌合させてもよい。図5の場合
には、光軸に平行な方向については201Xで示した面
により位置決めがされ、光軸方向については201Zで
示した面により位置決めがされる。その結果、レンズ3
は基板表面面内の前後左右と基板に垂直な方向の自由度
が束縛され、特定の1点に位置決めされる。
【0079】さらにこの場合、後述する図36の実施形
態のように、この二つの基板の表面に、逆ピラミッド状
の位置合わせ用嵌合溝19および209を形成し、この
溝で球体8を挟み込むようにすれば、それだけで、横位
置と高さを精密に調節することができる。この際、第2
の基板200のガイド溝201にガイドされ載置された
レンズ3が、第1の基板1のビーム通過溝17中に収容
されるので、光結合と光が通過するための空間が確保さ
れる。
【0080】第1の手段のうち、上記手段(3) を用いて
も、前述の目的を達成することができる。手段(3) と
は、上記(2-b) の手段において、第1の基板と第2の基
板の間が、十分離れるように2枚の基板を組み合わせる
ものである。
【0081】図6は、本発明における問題解決のための
手段(3)-1 を示したものであって、(a)は第1の基板
と第2の基板の組み立て方法を示す鳥瞰図、(b)は第
1の基板と第2の基板とを組み合わせた状態におけるX
−X断面を示す図である。図6(b)に示すように、こ
の手段を用いると、第1の基板のビーム通過溝がなくて
も、光が通過するための空間が確保される。
【0082】図7は、本発明における問題解決のための
手段(3)-2 を示したものである。図6の例においては、
レンズ3に球状のものを用いているが、レンズ3が円柱
状のものであってもよい。例えば図7に示すように基板
200に間口が長方形のガイド溝201を形成し、ここ
に円柱状のレンズ3を嵌合させてもよい。この場合にお
いてもレンズ3は基板表面面内の前後左右と基板に垂直
な方向の自由度が束縛され、特定の1点に位置決めされ
る。
【0083】次に第2の手段によれば、部品間の位置合
わせが基板間の位置合わせに転換さされるため、横位置
と高さの調節が容易になる。以下、これについて詳述す
る。
【0084】二つの部品の高さを精密に調節するのが難
しい理由は、二つの光部品を、1枚の基板上に搭載しよ
うとするためである。すなわち、二つの光部品の形状と
サイズが異なるために、高さを調節するのが難しい。そ
こで、第2の手段を用い、二つの光部品をそれぞれ別の
基板上に搭載して、位置合わせの対象を、光部品を搭載
した二つの基板に転換すれば、光部品の位置合わせが容
易になる。
【0085】図8は、本発明における問題解決のための
手段(4)-1 を示したものであって、(a)は第1の基板
と第2の基板の組み立て方法を示す鳥瞰図、(b)は第
1の基板と第2の基板とを組み合わせた状態におけるY
−Y断面を示す図である。
【0086】図8においては、半導体レーザチップ2を
第1の基板110に搭載し、レンズを第2の基板120
に搭載する例を示している。基板110と基板120と
は、形状とサイズ、およびその位置合わせ手段を同じに
するのが容易なので、高さの調節も容易になる。
【0087】図9は、本発明における問題解決のための
手段(4)-2 を示したものである。図8の例においては、
レンズ3に球状のものを用いているが、レンズ3が円柱
状のものであってもよい。例えば図9に示すように基板
120に間口が長方形のガイド溝121を形成し、ここ
に円柱状のレンズ3を嵌合させてもよい。この場合にお
いてもレンズ3は基板表面面内の前後左右と基板に垂直
な方向の自由度が束縛され、特定の1点に位置決めされ
るとともに、基板110と基板120とは、形状とサイ
ズ、およびその位置合わせ手段を同じにするのが容易な
ので、高さの調節が容易になる。
【0088】具体的には、シリコン基板に異方性エッチ
ングを行なって形成した溝と、円柱体または球体を嵌合
させることによって、位置合わせを行ない、第2の手段
の(a),(b),(c),(d),(e),(f) を用いて、溝の間口の幅ま
たは円柱体もくしは球体の直径を変化させればよい。
【0089】図10は、本発明における高さの調節手段
(1) を示したものであって,第2の手段のうちの(a) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0090】図10において、19,119,129は
V字型の断面を有する溝、8は円柱体からなる位置合わ
せ用嵌合部材である。溝19の幅はW3 、溝119の幅
はW 1 、溝129の幅はW2 であって、W2 >W1 の関
係がある。
【0091】図示のように溝の幅を調節することによっ
て、第1の基板110と、第2の基板120との高さを
調節することができる。シリコン基板を使用すると、精
密に溝幅を調節できるので、本手段によれば、精密に副
基板間の高さの調節を行なうことができる。
【0092】図11は、本発明における高さの調節手段
(2) を示したものであって,第2の手段のうちの(b) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0093】図11において、19,119,129は
V字型の断面を有する溝、81,82は円柱体からなる
位置合わせ用嵌合部材である。溝119と溝129の幅
は、等しくなるように形成されている。位置合わせ用嵌
合部材81の直径はD1 、位置合わせ用嵌合部材82の
直径はD2 であって、D2 >D1 の関係がある。
【0094】図示のように円柱体の直径を調節すること
によって、第1の基板110と、第2の基板120との
高さを調節することができる。円柱体にガラスやセラミ
ック等の硬い材料を使用すると、精密に直径を調節でき
るので、本手段によれば、精密に副基板間の高さの調節
を行なうことができる。
【0095】図12は、本発明における高さの調節手段
(3) を示したものであって、第2の手段のうちの(c) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0096】図12において、191,192,119
A,129Aは逆ピラミッド型の溝、8Aは球体からな
る位置合わせ用嵌合部材である。溝191の幅はW3
溝192の幅はW4 、溝119Aの幅はW1 、溝129
Aの幅はW2 であって、W4<W3 かつW2 <W1 の関
係がある。
【0097】図示のように溝の幅を調節することによっ
て、第1の基板110と、第2の基板120との高さを
調節することができる。シリコン基板を使用すると、精
密に溝幅を調節できるので、本手段によれば、精密に副
基板間の高さの調節を行なうことができる。
【0098】図13は、本発明における高さの調節手段
(4) を示したものであって,第2の手段のうちの(d) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0099】図13において、191,192,119
A,129Aは逆ピラミッド型の溝、81A,82Aは
球体からなる位置合わせ用嵌合部材である。溝191,
溝192,溝119A,溝129Aの幅は等しくなるよ
うに形成されている。位置合わせ用嵌合部材81Aの直
径はD1 、位置合わせ用嵌合部材82Aの直径はD2
あって、D2 >D1 の関係がある。
【0100】図示のように円柱体の直径を調節すること
によって、第1の基板110と、第2の基板120との
高さを調節することができる。円柱体にガラスやセラミ
ック等の硬い材料を使用すると、精密に直径を調節でき
るので、本手段によれば、精密に副基板間の高さの調節
を行なうことができる。
【0101】図14は、本発明における高さの調節手段
(5) を示したものであって,第2の手段のうちの(e) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0102】図14において、119,129,21
9,229はV字型の断面を有する溝、8は円柱体から
なる位置合わせ用嵌合部材である。溝119の幅はW
3 、溝129の幅はW4 、溝219の幅はW4 、溝22
9の幅はW2 であって、W4 <W 3 かつW2 <W1 の関
係がある。
【0103】図示のように溝の幅を調節することによっ
て、第1の副基板110と第1の副嵌合基板210と、
第2の副基板120と第2の副嵌合基板220との高さ
を調節することができる。シリコン基板を使用すると、
精密に溝幅を調節できるので、本手段によれば、精密に
高さの調節を行なうことができる。
【0104】図15は、本発明における高さの調節手段
(6) を示したものであって,第2の手段のうちの(f) の
具体例を示し、(a)は側面図、(b)は側面図のA−
A断面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【0105】図15において、19g,129gはV字
型の断面を有する溝、19p,129pは台形の断面を
有する突起である。
【0106】図示のように、周期的な溝と突起を形成し
て嵌合させると、溝または突起の幅を調節するだけで、
精密に副基板間の高さの調節を行なうことができる。な
お、複数の溝と複数の突起を組み合わせているので、溝
と溝の間を、断面が台形の突起とみなし、突起と突起の
間を、断面がV字型の溝とみなすことができる。シリコ
ン基板を使用すると、精密に溝幅を調節できるので、本
手段によれば、精密に副基板間の高さの調節を行なうこ
とができる。
【0107】なお図15の例では、共通基板に片側に4
個の突起19pを有し、両方では8個の突起を有するも
のを用いているが、この突起は片側に1個であってもよ
い。共通基板の片側に形成された突起が1個である場合
には、副基板の溝119gおよび129gも1個とする
ことができる。さらに図15において、共通基板の片側
に1個の溝19gを形成し、副基板の片側に1個の突起
119pおよび129pを形成するようにしてもよい。
【0108】以上、説明したように、第2の手段の(a),
(b),(c),(d),(e),(f) において、溝の幅または円柱体も
しくは球体の直径または突起の幅を調節するだけで、精
密に副基板間の高さの調節を行なうことができるように
なる。溝の間口の位置とサイズを決定するパターンは、
フォトリソグラフィによって形成することができるの
で、容易に、極めて精密な横位置と高さの調節を行なう
ことができる。また、球体や円柱体は、機械的加工によ
って、比較的容易に精密な直径を有するものを形成でき
るので、容易に、非常に精密な横位置と高さの調節を行
なうことができる。
【0109】以下、本発明の課題を解決するための具体
的手段を列挙する。
【0110】(1) 図16,図18,図19,図42のい
ずれかに示すように、本発明の光学装置においては、チ
ップ状の第1の光部品(2,2a,2b,2c)と、球
状または円柱状の第2の光部品(3,3a,3b,3
c,3d)とを、それぞれの光軸が一致するように配置
することによって、第1の光部品から第2の光部品を結
ぶ方向およびその延長上に光軸に沿って光ビームを形成
する。
【0111】この場合に、第1の光部品(2,2a,2
b,2c)を共通基板(1)上に載置し、第2の光部品
(3,3a,3b,3c)を、共通基板(1)の表面に
設けられた第2の光部品の一部分を収容して位置決めす
る光部品ガイド溝(11,11a,11b,11c)に
よってガイドして載置するとともに、共通基板(1)上
に、第2の光部品(3,3a,3b,3c)に対して第
1の光部品(2,2a,2b,2c)と反対側に光部品
ガイド溝(11,11a,11b,11c)の近傍から
光軸に沿って光ビームが通過するビーム通過溝(17,
11e)を形成し、さらに共通基板(1)上に、ビーム
通過溝と直交し、かつ光部品ガイド溝とビーム通過溝の
両者にそれぞれ一部が重なるように帯状の溝(18,1
81,182,184,185)を形成することによっ
て、共通基板(1)の面より低い位置において、ビーム
通過溝(17,11e)を通過する光ビームを遮らない
ようにする。
【0112】(2) 図19に示すように、(1) の場合に、
共通基板(1)上に、第1の光部品(2)と第2の光部
品(3)の間に、光軸に沿って光ビームが通過する第2
のビーム通過溝(171)を形成するとともに、ビーム
通過溝(171)と直交し、かつ光部品ガイド溝(1
1)とビーム通過溝(171)の両者にそれぞれ一部が
重なるように帯状の溝(181)を形成することによっ
て、共通基板(1)の面より低い位置において、ビーム
通過溝(171)を通過する光ビームを遮らないように
する。
【0113】(3) 図17と図19のいずれかに示すよう
に、(1) または(2) の場合に、共通基板(1)をシリコ
ン基板から構成し、フォトリソグラフィによって形成し
たパターンをマスクにして、ウエットエッチングでシリ
コンに異方性エッチングすることによって、光部品ガイ
ド溝(11)と、断面がV字形のビーム通過溝(17,
171)を形成するとともに、光部品ガイド溝(11)
およびビーム通過溝(17,171)の形成後に機械的
な研削加工によって帯状の溝(18,181)を形成す
る。
【0114】(4) 図2〜図15,図20〜図32,図3
4〜図41のいずれかに示すように、本発明において
は、チップ状の第1の光部品(2,2a,2b,2c)
と、球状または円柱状の第2の光部品(3,3a,3
b,3c)とを、それぞれの光軸が一致するように配置
することによって、第1の光部品から第2の光部品を結
ぶ方向およびその延長上に光軸に沿って光ビームを形成
する。
【0115】この場合に、第1の光部品(2,2a,2
b,2c)と第2の光部品(3,3a,3b,3c)
が、主面が平面である第1の副基板または第1の基板
(1(図4〜図7,図35〜図41については、実施形
態の説明において、(1)で示される部材は単に「基
板」と記載されているが、実質的には本手段の記載にお
ける第1の副基板または第1の基板とみなすことができ
る。以下、手段(6) および手段(7) の説明において同
じ。),110)と第2の副基板または第2の基板(1
20,200,1b(図4〜図7,図35〜図42のい
ずれかについては、手段または実施形態の説明におい
て、(200)および(1b)で示される部材は、単に
「基板」と記載されているが、実質的には、本手段の記
載における第2の副基板または第2の基板とみなすこと
ができる。以下、手段(5),(6) および手段(7) の説明に
おいて同じ。))の二つの異なる基板の表面に個々に別
々に載置されており、かつ第1の副基板または第1の基
板(1,110)と第2の副基板または第2の基板(1
20,200,1b)が互いに位置合わせされることに
より、光ビームが通過するための空間を確保するように
第1の副基板または第1の基板(1,110)に載置さ
れた第1の光部品(2,2a,2b,2c)と第2の副
基板または第2の基板(120,200,1b)に載置
された第2の光部品(3,3a,3b,3c)の光軸の
位置合わせが行なわれ、かつ光結合されている。
【0116】(5) さらに、図2,図3,図8,図9〜図
15,図20〜図35のいずれかに示すように、上記
(4) の場合に、第1の副基板(110)と第2の副基板
(120,1b)が、基板の主面に平行な面内に配置さ
れている。
【0117】(6) さらに、図4〜図7,図36〜図41
のいずれかに示すように、上記(4)の場合に、第1の基
板(1)と第2の基板(200)とが、各々の主面を対
向させて配置されている。
【0118】(7) さらに、図2〜図7,図23,図3
2,図36〜図41のいずれかに示すように、(5) また
は(6) の場合に、第1の副基板(110)あるいは第2
の副基板(120)の一方の基板の光軸に沿った基板表
面に、または第1の基板(1)あるいは第2の基板(2
00)の一方の基板の光軸に沿った基板表面に、エッチ
ングによりまたは機械的な研削加工によってまたはエッ
チングと機械的な研削加工の組み合わせにより、光ビー
ムを通過させるための空間を確保するための光ビーム通
過溝(17,127,207)を形成している。
【0119】(8) 図10,図20,図21に示すよう
に、(4) または(5) の場合において、さらに共通基板
(1)上に、本発明の光学装置においては、チップ状の
第1の光部品(2)と、球状または円柱状の第2の光部
品(3)とを、それぞれの光軸が一致するように配置す
ることによって、第1の光部品から第2の光部品を結ぶ
方向およびその延長上に光軸に沿って光ビームを形成す
る。
【0120】この場合に、共通基板(1)上に、平行な
少なくとも2本のV字形断面を有する位置合わせ用嵌合
溝(19)を形成し、第1の副基板(110)上に、平
行な少なくとも2本の位置合わせ用嵌合溝(19)と同
じ間隔のV字形断面を有する副基板位置合わせ溝(11
9)を形成するとともに、第1の光部品(2)をその光
軸が副基板位置合わせ溝(119)と平行になるように
載置する。
【0121】また、第2の副基板120上に、平行な少
なくとも2本の位置合わせ用嵌合溝(19)と同じ間隔
のV字形断面を有する副基板位置合わせ溝(129)を
形成するとともに、第2の光部品(3)の一部分を収容
して位置決めする光部品ガイド溝(121)を設けて、
光部品ガイド溝(121)に第2の光部品(3)を嵌合
させてその光軸が副基板位置合わせ溝(129)と平行
になるように載置する。
【0122】そして、共通基板(1)上の位置合わせ用
嵌合溝(19)と、両副基板上の副基板位置合わせ溝
(119,129)との間に円柱状の位置合わせ用嵌合
部材(8)を挟み込むことによって、第1の副基板(1
10)と第2の副基板(120)とが共通基板上に整列
して載置され、第1の光部品(2)と第2の光部品
(3)とが相対向して配置されて両者の光軸が一致する
ようになる。
【0123】(9) さらに(8) の場合に、第1の副基板の
副基板位置合わせ溝(119)と第2の副基板の副基板
位置合わせ溝(129)の幅を異ならせて、第1の副基
板(110)と第2の副基板(120)の高さを変える
ことによって、第1の光部品(2)と第2の光部品
(3)とが相対向して配置されて両者の光軸が一致する
ようになる。
【0124】(10) 図11,図22に示すように、(8)
の場合に、共通基板上の位置合わせ用嵌合溝(19)
と、第1の副基板上の副基板位置合わせ溝(119)と
の間に第1の円柱状の位置合わせ用嵌合部材(81)を
挟み込み、共通基板上の位置合わせ用嵌合溝(19)
と、第2の副基板上の副基板位置合わせ溝(129)と
の間に第2の円柱状の位置合わせ用嵌合部材(82)を
挟み込むとともに、第1の位置合わせ用嵌合部材(8
1)と第2の位置合わせ用嵌合部材(82)の太さを異
ならせて、第1の副基板(110)と第2の副基板(1
20)の高さを変えることによって、第1の光部品
(2)と第2の光部品(3)とが相対向して配置されて
両者の光軸が一致するようになる。
【0125】(11) 図12に示すように、(4) または(5)
の場合において、さらに共通基板(1)上に、本発明
の光学装置においては、チップ状の第1の光部品(2)
と、球状または円柱状の第2の光部品(3)とを、それ
ぞれの光軸が一致するように配置することによって、第
1の光部品から第2の光部品を結ぶ方向およびその延長
上に光軸に沿って光ビームを形成する。
【0126】この場合に共通基板(1)上に、4個の逆
ピラミッド状の位置合わせ用嵌合溝(191,192)
を長方形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合わ
せ用嵌合手段または3個の逆ピラミッド状の位置合わせ
用嵌合溝を三角形の頂点に相当する位置に配置してなる
位置合わせ用嵌合手段を少なくとも2組設ける。
【0127】また、第1の副基板(110)上に、共通
基板(1)の1組の位置合わせ用嵌合手段の各位置合わ
せ用嵌合溝(191)に対応する位置に4個の逆ピラミ
ッド状の位置合わせ嵌合溝(119A)を長方形の頂点
に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌合手段ま
たは3個の逆ピラミッド状の位置合わせ用嵌合溝を三角
形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌
合手段を設けるとともに、第1の光部品(2)をその光
軸がこの長方形の少なくとも2辺の内側またはこの三角
形の頂点で囲まれた部分の内側に相当する領域の上空を
通過するように載置する。
【0128】さらに、第2の副基板(120)上に、共
通基板(1)の他の1組の位置合わせ用嵌合手段の各位
置合わせ用嵌合溝(192)に対応する位置に4個の逆
ピラミッド状の位置合わせ溝(129A)を長方形の頂
点に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌合手段
または3個の逆ピラミッド状の位置合わせ用嵌合溝を三
角形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合わせ用
嵌合手段を設けるとともに、この長方形の少なくとも2
辺の延長線上の内側に相当する領域またはこの三角形の
内側を見通せる部位に形成された第2の光部品の一部分
を収容して位置決めする光部品ガイド溝(121)に第
2の光部品(3)を載置する。
【0129】そして、共通基板(1)上の各位置合わせ
用嵌合溝と、両副基板(110,120)上の副基板位
置合わせ溝との間に球状の位置合わせ用嵌合部材(8
A)を挟み込むことによって、第1の副基板(110)
と第2の副基板(120)とが共通基板上に整列して載
置され、第1の光部品(2)と第2の光部品(3)とが
相対向して配置されて両者の光軸が一致するようにな
る。
【0130】(12) さらに(11)の場合に、第1の副基板
の位置合わせ嵌合溝(119A)と第2の副基板の位置
合わせ嵌合溝(129A)の幅を異ならせて、第1の副
基板と第2の副基板の高さを変えることによって、第1
の光部品(2)と第2の光部品(3)とが相対向して配
置されて両者の光軸が一致するようになる。
【0131】(13) 図13に示すように、(11)の場合
に、共通基板上の位置合わせ用嵌合溝(191)と、第
1の副基板上の位置合わせ嵌合溝(119A)との間に
挟み込む球状の位置合わせ用嵌合部材(81A)と、共
通基板上の位置合わせ用嵌合溝(192)と、第2の副
基板上の位置合わせ嵌合溝(129A)との間に挟み込
む球状の位置合わせ用嵌合部材(82A)との直径を異
ならせて、第1の副基板と第2の副基板の高さを変える
ことによって、前記第1の光部品(2)と第2の光部品
(3)とが相対向して配置されて両者の光軸が一致する
ようになる。
【0132】(14) 図23に示すように、(7) または(8)
から(13)までのうちのいずれかの場合に、共通基板
(1)の基板上または第2の副基板(120)の基板上
または共通基板(1)と第2の副基板(120)の両方
の基板上に、光軸に沿って共通基板(1)または第2の
副基板(120)の一方の端部から他方の端部にわたっ
て、光ビームを通過させるための光ビーム通過溝(1
7,127)を、機械的な研削加工によって形成する。
【0133】(15) 図14,図30,図31,図32,
図34,図35に示すように、(4) または(5) の場合に
おいて、さらに第1の副基板(110,1(図35の場
合は基板(1)である。以下、本手段の記載において同
じ。)上に、本発明の光学装置においては、チップ状の
第1の光部品(2)と、球状または円柱状の第2の光部
品(3)とを、それぞれの光軸が一致するように配置す
ることによって、第1の光部品から第2の光部品を結ぶ
方向およびその延長上に光軸に沿って光ビームを形成す
る。
【0134】この場合に、第1の副基板(110)上
に、平行な少なくとも2本のV字形断面を有する第1の
副基板位置合わせ溝(119,19(図35の場合は溝
19である。以下、本手段の記載において同じ。))を
形成するとともに、第1の光部品(2)をその光軸が第
1の副基板位置合わせ溝(119,19)と平行になる
ように載置する。
【0135】また、第1の副嵌合基板(210)上に、
平行な少なくとも2本のV字形断面を有する第1の副基
板位置合わせ溝(119,19)と同じ間隔の第1の副
嵌合基板位置合わせ溝(219)を形成し、第1の副基
板(110)と第1の副嵌合基板(210)とを重ね合
わせて、第1の副基板位置合わせ溝(119,19)と
第1の副嵌合基板位置合わせ溝(219)とからなる、
嵌合部材受容穴(10)を有する第1のサブユニットを
形成する。
【0136】さらに、第2の副基板上(120,1b
(図35の場合は基板1bである。以下、本手段の記載
において同じ。))に、平行な少なくとも2本のV字形
断面を有する第2の副基板位置合わせ溝(129,19
b(図35の場合は溝19bである。以下、本手段の記
載において同じ。))を形成するとともに、第2の光部
品の一部分を収容して位置決めする光部品ガイド溝(1
21,11b)を設けて、光部品ガイド溝(121,1
1b)に第2の光部品(3,3b)を嵌合させてその光
軸が副基板位置合わせ溝(129,19b)と平行にな
るように載置し、第2の副嵌合基板(220)上に、平
行な少なくとも2本のV字型断面を有する第2の副基板
位置合わせ溝(129,19b)と同じ間隔の第2の副
嵌合基板位置合わせ溝(229)を形成し、第2の副基
板位置合わせ溝(129,19b)と第2の副嵌合基板
位置合わせ溝(229)とに円柱状の位置合わせ用嵌合
部材(8)を嵌合させて、第2の副基板(120,1
b)と第2の副嵌合基板(220)とを重ね合わせて、
第2のサブユニットを形成する。
【0137】そして、第2のサブユニットから突き出し
ている位置合わせ用嵌合部材(8)に、第1のサブユニ
ットの嵌合部材受容穴(10)を嵌合させることによっ
て、第1の副基板(110,1)と第2の副基板(12
0,1b)とが整列して配置され、第1の光部品(2)
と第2の光部品(3,3b)とが相対向して配置されて
両者の光軸が一致するようになる。
【0138】(16) さらに(15)の場合に、第1の副基板
位置合わせ溝(119,19)と第2の副基板位置合わ
せ溝(129,19b)との幅を異ならせて、第1の副
基板(110,1)と副嵌合基板(210)との高さ
と、第2の副基板(120,1b)と副嵌合基板(22
0)との高さを異ならせることによって、第1の光部品
(2)と第2の光部品(3,3b)とが相対向して配置
されて両者の光軸が一致するようになる。
【0139】(17) 図32に示すように、(7),(15)また
は(16)の場合に、第2の副嵌合基板(220)上または
第2の副基板(120)上または第2の副嵌合基板(2
20)と第2の副基板(120)の両方の基板上に、光
軸に沿って第2の副嵌合基板(220)上または第2の
副基板(120)上または第2の副嵌合基板(220)
と第2の副基板(120)の両方の基板上の一方から他
方の端部にわたって、光ビームを通過させるための光ビ
ーム通過溝(127,227)を、機械的な研削加工に
よって形成する。
【0140】(18) さらに(7),(14)または(17)の場合
に、共通基板(1)または第2の副基板(120)また
は第2の副嵌合基板(220)にシリコン基板を用い、
位置合わせ用嵌合溝(19)または副基板位置合わせ溝
(129)または副嵌合基板位置合わせ溝(229)を
フォトリソグラフィで形成したパターンをマスクとして
ウエットエッチングによってシリコンを異方性エッチン
グして形成したのちに、ビーム通過溝(17,127,
227)を機械的な研削加工によって形成する。
【0141】(19) 図15, 図27,図28,図29の
いずれかに示すように、(4) または(5) の場合におい
て、さらに共通基板(1)上に、本発明の光学装置にお
いては、チップ状の第1の光部品(2)と、球状または
円柱状の第2の光部品(3)とを、それぞれの光軸が一
致するように配置することによって、第1の光部品から
第2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に光軸に沿っ
て光ビームを形成する。
【0142】この場合に、共通基板(1)上に、1個の
台形の位置合わせ用突起、または複数の台形の位置合わ
せ用突起でかつ一定の周期で平行に形成された突起(1
9p)のいずれかにより構成されてなる位置合わせ用嵌
合手段を少なくとも2組設ける。
【0143】また、第1の副基板(110)上に、位置
合わせ用突起(119)と嵌合すべき1個のV字形断面
を有する副基板位置合わせ用溝、または複数のV字形断
面を有する副基板位置合わせ用溝でかつ複数の台形の位
置合わせ用突起(19p)と同じ周期で平行に形成され
た溝(119g)のいずれかにより構成されてなる位置
合わせ用嵌合手段を少なくとも2組設けるとともに、2
組の位置合わせ用嵌合手段の間の領域に第1の光部品
(2)を載置する。
【0144】さらに、第2の副基板(120)上に、位
置合わせ用突起(19p)と嵌合すべき1個のV字形断
面を有する副基板位置合わせ用溝または複数のV字形断
面を有する副基板位置合わせ用溝でかつ複数の台形の位
置合わせ用突起と同じ周期で平行に形成された溝(12
9g)のいずれかにより構成されてなる位置合わせ用嵌
合手段を少なくとも2組設けるとともに、2組の位置合
わせ用嵌合手段の間の領域に第2の光部品(3)の一部
分を収容して位置決めする光部品ガイド溝(121)を
設けて、光部品ガイド溝に第2の光部品(3)を嵌合さ
せてその光軸が副基板位置合わせ溝(129g)に平行
になるように載置する。
【0145】そして、共通基板(1)上の位置合わせ用
突起(19p)に、第1の副基板(110)上の副基板
位置合わせ用溝(119g)と、第2の副基板(12
0)上の副基板位置合わせ用溝(129g)とを嵌合さ
せることによって、第1の副基板(110)と第2の副
基板(120)とが共通基板(1)上に整列して載置さ
れ、第1の光部品(2)と第2の光部品(3)とが相対
向して配置されて両者の光軸が一致するようになる。
【0146】(20) さらに、(19)の場合に、第1の副基
板(110)上の副基板位置合わせ用溝(119g)と
第2の副基板(120)上の副基板位置合わせ用溝(1
29g)との幅を異ならせて、第1の副基板(110)
と第2の副基板(120)の高さを変えることによっ
て、第1の光部品(2)と第2の光部品(3)とが相対
向して配置されて両者の光軸が一致するようになる。
【0147】(21) 図23,図32に示すように、(8)
から(20)までのうちのいずれかの場合に、第2の副基板
(120)上に、光軸に沿って第2の副基板の一方の端
部から他方の端部にわたって、光ビームを通過させるた
めの光ビーム通過溝(127)を、機械的な研削加工に
よって形成する。
【0148】(22) 図36〜図41のいずれかに示すよ
うに、(4) または(6) の場合において、さらに共通基板
(1)上において、本発明の光学装置は、チップ状の第
1の光部品(2)と、球状または円柱状の第2の光部品
(3)とを、それぞれの光軸が一致するように配置する
ことによって、第1の光部品から第2の光部品を結ぶ方
向およびその延長上に光軸に沿って光ビームを形成す
る。
【0149】この場合に、第1の基板(1)上に、複数
の逆ピラミッド型の位置合わせ用嵌合溝(19A,11
(図41の場合は11である。以下、この手段の説明に
おいて同じ。))が形成されているとともに、第1の基
板(1)上に第1の光部品(2,2a,2b,2c)が
第1の光部品の光軸が位置合わせ用嵌合溝(19A,1
1)で囲まれた領域内の上空を通過するように載置さ
れ、さらに第1の基板(1)における第1の光部品
(2,2a,2b,2c)の光軸に対応する位置に断面
がV字形または逆台形のビーム通過溝(17)が第1の
光部品(2)と第1の基板(1)の端部との間に形成さ
れるようにする。
【0150】また、第2の基板(200)上に、複数の
逆ピラミッド型の位置合わせ用嵌合溝(209,201
(図41の場合は、201が光部品ガイド溝と位置合わ
せ用嵌合溝を兼ねる。以下、この手段の説明において同
じ。))が、基板(1)の位置合わせ用嵌合溝(19
A,11)に対応する位置に形成されているとともに、
位置合わせ用嵌合溝(209,201)によって囲まれ
た領域内に第2の光部品(3)の一部分を収容して位置
決めする光部品ガイド溝(201)が設けられ、かつ光
部品ガイド溝(201)に第2の光部品(3,3a,3
b,3c)が嵌合されるようにする。
【0151】そして、第1の基板の位置合わせ用嵌合溝
(19A,11)と第2の基板の位置合わせ用嵌合溝
(209,201)とに、球体からなる位置合わせ用嵌
合部材(8A,3a,3b,3c(図41の場合は、3
a,3b,3cが第2の光部品と位置合わせ用嵌合部材
を兼ねる。以下、この手段の説明において同じ。))を
嵌合して、第1の基板(1)と第2の基板(200)と
を位置合わせすることによって、第1の基板と第2の基
板とが整列して配置され、第1の光部品(2,2a,2
b,2c)と第2の光部品(3,3a,3b,3c)と
が相対向して配置されて両者の光軸が一致するようにな
る。
【0152】(23) 図38に示すように、(22)の場合
に、第2の基板(200)上に、光軸に沿って第2の基
板の一方の端部から他方の端部にわたって、光ビームを
通過させるための光ビーム通過溝(207)を、機械的
な研削加工によって形成する。
【0153】(24) さらに(21)または(23)の場合に、第
2の副基板(120)または第2の基板(200)にシ
リコン基板を用い、第2の光部品(3)に対応する光部
品ガイド溝(121,201)と副基板位置合わせ溝
(129)または位置合わせ用嵌合溝(209)をフォ
トリソグラフィで形成したパターンをマスクとしてウエ
ットエッチングによってシリコンを異方性エッチングし
て形成したのちに、ビーム通過溝(127,207)を
機械的な研削加工によって形成する。
【0154】(25) さらに(1) から(24)までのうちのい
ずれかの場合に、第2の光部品(3)が球状であるとき
は、光部品ガイド溝(121,201)が逆ピラミッド
型の溝であり、第2の光部品(3)が円柱状であるとき
は、光部品ガイド溝が間口が矩形で、矩形の相対する2
辺に垂直な断面がV字形で、相対する他の2辺に垂直な
断面が逆台形の溝(121,201)から構成されるよ
うにする。
【0155】
【発明の実施の形態】図16は、本発明の実施形態(1)-
1 を示したものであって、(a)は全体の組み立てを示
す鳥瞰図、(b)は鳥瞰図におけるZ−Z断面図であ
る。
【0156】実施形態(1)-1 においては、表面が(10
0)面のシリコンからなる基板1に、レンズに対するガ
イド溝11と、ビーム通過溝17および帯状の溝18,
181を形成して、半導体レーザチップ2とレンズ3を
搭載する。レンズ3は、光学ガラス(BK−7)で作製
された直径0.8mmの球からなっている。これに対し
て、半導体レーザチップ2とレンズ3の中心間距離を約
587μmに選ぶと半導体レーザの出力光を平行光線に
することができる。帯状の溝18,181の深さは、約
100μm、幅は200μmである。
【0157】図17は、実施形態(1)-1 における基板の
製造方法を説明するものであって、(a),(b),
(c)は製作の順序を示している。
【0158】(a)まず、シリコンからなる基板1に、
熱酸化によってSiO2 マスク7を形成したのち、フォ
トリソグラフィで、窓71,72を形成する。
【0159】(b)次に、アルカリエッチャントを用い
てウエットエッチングを行なって、(111)面からな
るガイド溝11およびビーム通過溝17を形成する。ガ
イド溝11とビーム通過溝17の間には、10μmの間
隔を残しておく。
【0160】(c)次いで、ダイシングソーを用いてA
に沿って図16に示す帯状溝18,181を形成し、次
いでBに沿って切断すると、基板が形成される。
【0161】次に半導体レーザチップ2とレンズ3を搭
載すると、図16に示された光学装置になる。なお、本
実施形態において、レンズ3の代わりに、屈折率が中心
から外側に向かって徐々に小さくなる屈折率分布を持
つ、円柱状レンズを使用してもよい。ただしこの場合
は、レンズガイド溝の形状を、レンズ形状に合致するよ
うに調節する必要があることはいうまでもない。
【0162】図18は本発明の実施形態(1)-2 を示した
ものであって、レンズに円柱状のものを用いる場合の具
体的一実施形態を示す。ここに(a)は平面図、(b)
は平面図をZ−Zで切断した断面図、(c)は(b)の
右側側面図(切断しない状態)である。レンズ3は、直
径が0.8mmで、成分に金属イオンを含む円柱状ガラ
スに表面から他の金属イオンを拡散し、中心から外側に
向かって徐々に低くなる屈折率分布を形成したものであ
る。レンズの長さは2.4mmである。ガイド溝11は
幅が972μm、長さが2958μmの間口を持つ窓を
用いて異方性エッチングし、形成したものである。
【0163】このような溝にレンズ3をはめ込むと、
(b)および(c)のようにレンズの端面および側面が
溝の壁面に接するので、レンズは面内の2方向の自由度
を束縛され位置決めされる。このときの基板表面からみ
た光軸高さは5μmで、半導体レーザ2の光軸高さと一
致する。溝17は溝11と同じ幅に形成されている。帯
状の溝18を形成する前の溝11と溝17の間隔は10
μm、帯状の溝18の幅は200μmである。
【0164】レンズには、両端面が球状である円柱状レ
ンズを用いてもよい。図18(d)はそのような例であ
る。ここに図18(d)は図18(c)において、レン
ズ3のみを入れ替えたものである。この場合にはレンズ
端面の曲率に対応して、溝11の長さを調節することは
いうまでもない。
【0165】実施形態(1)-1,(1)-2 によって、平行化さ
れたレーザビームを出力するレーザモジュールを実現す
ることができる。本実施形態によれば、レンズガイド溝
とビーム通過溝とを、同時にエッチングすることができ
るので、製造時間を短縮できる効果がある。また、エッ
チングの際、レンズガイド溝は独立した矩形の溝として
エッチングされるので、レンズを確実にガイドできる溝
が実現される。
【0166】また、半導体レーザチップの位置決めに、
図46〜図48に示された方法を用いると、半導体レー
ザチップとレンズとは、精密に位置合わせされる。ま
た、ダイシングソーで帯状溝を形成するだけで、レーザ
ビーム通過溝が確保されるので、製造時間を短縮できる
効果がある。なお、本実施形態によるレーザモジュール
は、レーザビームを200μmまで広げても、出力光が
遮光されることはない。
【0167】図19は、本発明の実施形態(2) を示した
ものであって、半導体レーザチップとレンズとの間の距
離が長くなる場合に、半導体レーザチップとレンズの間
にもビーム通過溝を生成する場合を示し、(a)は第1
の例、(b)は第2の例をそれぞれ示す。
【0168】図19(a)の例は、図16に示された実
施形態(1) の光学装置において、半導体レーザチップ2
とレンズ3間の距離を704μmまで広げ、光ビーム2
6を収束させて、光ファイバ31に結合するようにした
ものである。また図14(b)の例は、実施形態(1) の
光学装置において、ファイバガイド溝13と、帯状の溝
182とを加えたものである。
【0169】本実施形態においても、レンズ3に、屈折
率が中心から外側に向かって徐々に小さくなるようにし
た屈折率分布を持つ、円柱状レンズを使用してもよい。
ただしこの場合は、レンズガイド溝の形状を、レンズ形
状に合致するように調節する必要があることはいうまで
もない。
【0170】本実施形態によれば、集光位置において
は、半導体レーザの出射ビームのスポット径が約5倍に
拡大される。そのため、集光位置にシングルモード光フ
ァイバ31を配置することによって、結合トレランスと
結合効率とを向上させることができる。
【0171】図20は、本発明の実施形態(3) を示した
ものであって、光部品を搭載する基板を二つ以上の副基
板に分割して、半導体レーザチップの光軸高さを調節す
る光学装置を示し、(a)は組み立て前の各基板の構
成、(b)は各基板を結合した状態をそれぞれ示す。
【0172】図20(a)に示すように、本実施形態に
おいては、半導体レーザチップ2は副基板110に搭載
され、レンズ3は副基板120に搭載される。
【0173】図20(b)に示すように、共通の基板1
に形成した溝19に円柱状の位置合わせ用嵌合部材8を
嵌合させ、さらに、位置合わせ用嵌合部材8に副基板1
10の溝119と副基板120の溝129を嵌合させ
て、位置合わせを行なう。ここで、20は半導体レーザ
チップ2に対する逃げ溝および配線用逃げ溝、13は光
ファイバ用ガイド溝、31は光ファイバ、32は光ファ
イバ用フェルールである。なお、図示省略しているが、
基板110の表面には、半導体レーザに電流を供給する
ための、配線電極を形成する。また、副基板110が、
共通基板より飛び出しているのは、配線電極と外部電極
との接続を容易にするためである。
【0174】本実施形態では、位置合わせ用嵌合部材8
を円柱としたが、図12および図13について説明した
ように、位置合わせ用嵌合部材を球体とし、溝19,1
19,129を四角錐状の溝としてもよい。
【0175】図21は、実施形態(3) による光学装置の
断面構造図であって、(a),(b)は図20(b)のX
−Xにおけるは半導体レーザチップ搭載側およびレンズ
搭載側の断面図、(c)は同じくZ−Z断面図である。
図20におけると同じものを同じ番号で示し、2iは半
導体レーザチップの仮想位置を示す。
【0176】本実施形態においては、溝129の幅を溝
119の幅より狭くすることによって、副基板120を
副基板110よりd1 だけ高くし、基板120と基板1
の間に、光ビーム通過用の十分大きな空間を確保してい
る。具体的寸法は、溝19,溝129,溝11,溝1
3,溝121,溝123の間口のサイズが838μm、
溝119の幅が973μm、位置合わせ用嵌合部材8と
レンズ3およびファイバフェルール32の直径が、0.
8mmである。この場合、d1 の値は、約100μmで
ある。基板1と光軸との距離が約100μmなので、基
板1と基板120との間には、約200μmの空間が形
成される。
【0177】基板1と基板110との対向する面間の距
離、または基板1と基板120の対向する面間の距離
は、溝19の幅と溝119の幅と溝129の幅、または
位置合わせ用嵌合部材8の直径を調節して、変化させる
ことができる。また、基板110と基板120の相対高
さの差d1 は、溝119と溝129の幅によって、調節
することができる。
【0178】図22は、本発明の実施形態(4) を示した
ものであって、光部品を搭載する基板を二つ以上の副基
板に分割して、半導体レーザチップの光学高さを調節す
る光学装置の他の例を示している。
【0179】上下の基板間の距離は、図22に示すよう
に、位置合わせ用嵌合部材を、太さの異なる位置合わせ
用嵌合部材81と、位置合わせ用嵌合部材82に分割す
ることによっても調整することができる。さらに溝19
を二つに分割して、その相対的幅を調節してもよい。
【0180】このように、溝19,溝119,溝129
または位置合わせ用嵌合部材8,81,82の直径を調
節するか、またはこれらの組み合わせによって、基板1
10と基板120の相対的高さの差d1 を調節すること
ができる。
【0181】なお、本実施形態に一見、類似するものと
して、特開昭55−45051号公報に開示された技術
がある。しかしながら、この技術は、光ファイバと光フ
ァイバの結合、すなわち、形状,寸法,性質が同一の光
部品間の位置合わせに関するものである。これに対し
て、本発明は、半導体レーザチップとレンズ、または半
導体レーザチップとレンズと光ファイバのように、その
形状と寸法と性質が大きく異なる部品間の光結合に関す
るものである。そのため、本発明と上記公知技術とは、
本質的な技術課題を異にしている。具体的には、本発明
の対象となる技術においては、高さの精密な調節が必要
となるが、上記公知技術に記載されたものにおいては、
高さの調節は必要でない。
【0182】次に、さらに他の実施形態について説明す
る。図20〜図22に示された実施形態のように、部品
を搭載すべき基板を分割すると、機械加工によってビー
ム通過溝を形成するのが容易になる。
【0183】図23は、本発明の実施形態(5) を示した
ものであって、機械加工によってビーム通過溝を形成す
る例を示している。(a)は組み立て前の各基板の構
成、(b),(c)は各基板を結合した状態におけるX
−X断面図をそれぞれ示し、3iはレンズ3の仮想的な
搭載位置を示す。
【0184】本実施形態においては、ダイシングソーに
よって、基板1と基板120の表面にビーム通過溝17
およびビーム通過溝127を形成する。ダイシングソー
では、溝の形成のために、円板状の治工具を使用する。
そのため、基板110と基板120がつながっている
と、図1(b)に示されたように、半導体レーザチップ
を搭載すべき部分2Xに窪み(溝)ができてしまい、半
導体レーザチップの搭載に不都合を生じるが、本実施形
態では、基板を分割しているので、ビーム通過溝の形成
に基づく、このような不都合を生じることはない。
【0185】さらに、基板の分割を行なうと、次のよう
な効果も生じる。例えば、球状のレンズ3の固定に低融
点ガラスを使用すると、高い信頼性が得られるが、低融
点ガラスによるレンズ3の固定時には、400°C以上
の高温で加熱する必要がある(例えば1992年電子情
報通信学会秋季大会,講演論文集4−235所載)。
【0186】この引用例の記載によれば、半導体レーザ
チップとレンズとが同じ基板に搭載されているため、場
合によっては、熱によって半導体レーザが劣化したり、
または半導体レーザが基板から剥がれる等の問題を生じ
る。しかしながら、本発明のように、基板を分割すれ
ば、このような問題を生じることはなくなる。
【0187】図24は、本発明の実施形態(6) を示した
ものであって、光ファイバを着脱可能なパッケージング
を実現した場合の例を示している。
【0188】図24に示すように、パッケージング用ケ
ース33等に、ネジ部を形成し、これに他のネジ部34
を組み合わせ、さらにネジ部34を利用してフェルール
32を接続して、半導体レーザチップ2からの光を、レ
ンズ3を介してフェルール32に保持された光ファイバ
31に結合できるように、光モジュール装置101を構
成する。
【0189】このようにすることによって、光モジュー
ル装置101を、伝送装置等に組み込んだのちに、光フ
ァイバを実装することが可能となる。これによって、光
モジュール装置101を伝送装置等に組み込む際に、長
い光ファイバが組立作業の邪魔になるという、従来の問
題を解決することができる。
【0190】図25は、本発明の実施形態(7) を示した
ものであって、気密封止した光ファイバを着脱可能なパ
ッケージングを実現した場合の例を示している。
【0191】図25に示すように、フランジ付筒状部品
35を、パッケージング用ケース33とは分離したもの
として構成し、フランジ付筒状部品35の先端に、金属
膜38を被着させた透明板37をはりつけたものを用
い、これを溶接部36でパッケージング用ケース33に
溶接することによって、気密構造とする。
【0192】このフランジ付筒状部品35に、光ファイ
バ31を収容したフェルール32を挿入して、ネジ部3
4によって固定することによって、半導体レーザチップ
2に対する、気密封止された光ファイバの接続部を形成
することができる。
【0193】以上説明した各実施形態は、半導体レーザ
チップおよびレンズがそれぞれ1個からなる光学装置に
関するものであるが、本発明はこれに限定されず、複数
の半導体レーザチップおよびレンズを含む光学装置およ
び光導波路を含む光学装置にも適用可能である。
【0194】図26は、本発明の実施形態(8) を示した
ものであって、基板1に対して、4個の半導体レーザチ
ップ2を搭載した副基板110と、4個のレンズ3を搭
載した副基板120と、光導波路131を形成した副基
板130とを含む光学装置を例示している。
【0195】図26において、光導波路131は、ガラ
ス製副基板130上に、金属イオンを拡散して形成した
ものである。また、139は、ダイシングソーを用いて
副基板130上に形成した、副基板位置合わせ溝であ
る。
【0196】基板1上の、円柱状の位置合わせ用嵌合部
材8に、副基板110の副基板位置合わせ溝119と、
副基板120の副基板位置合わせ溝129と、副基板1
30の副基板位置合わせ溝139とをそれぞれ嵌合させ
て配列することによって、高さを調節して、各半導体レ
ーザチップ2からの光を、それぞれレンズ3を介して、
光導波路131に光結合する。
【0197】本実施形態の構成によれば、互いに発振波
長が異なる複数の半導体レーザを用いて、波長多重通信
用の光源モジュールを形成することができる。
【0198】また、副基板の配列には、共通基板に形成
した突起と副基板に形成した溝との嵌合、または、共通
基板に形成した溝と副基板に形成した突起との嵌合を用
いることもできる。
【0199】図27は、本発明の実施形態(9) を示した
ものであって、(a)は組み立て前の各基板の構成、
(b)は各基板を結合した状態におけるZ−Z断面図を
それぞれ示す。
【0200】図27においては、共通の基板1に突起1
9pと溝19gとからなるストライプ状の周期的な凹凸
を形成し、副基板110に突起119pと溝119gと
からなるストライプ状の周期的な凹凸を形成し、副基板
120に突起129pと溝129gとからなるストライ
プ状の周期的な凹凸を形成して、これらの凹凸を嵌合さ
せて、各基板の横位置と高さを合わせることが示されて
いる。
【0201】図28は、実施形態(9) による光学装置の
断面構造図であって、図27(b)におけるX−X断面
図を示し、(a),(b)はそれぞれ異なる副基板の側断
面図を示している。
【0202】図27および図28において、溝19g,
溝119g,溝129gは、シリコン基板の(100)
面を異方性エッチングして形成したものである。各溝の
ピッチは、200μmである。溝の幅は、溝19gが1
90μm、溝119gが180μm、溝129gが38
μmである。19p,119p,129pは、台形の突
起である。この場合、副基板119と副基板129の相
対的な高さの差は、約100μmとなる。
【0203】実施形態(9) によっても、横位置と高さと
を精密に調整することが容易である。さらに、本実施形
態の場合、位置合わせ用嵌合部材が不要になるため、部
材コストが低減される効果があるとともに、組立が容易
になる効果がある。また溝19g,溝119g,溝12
9gを周期的に形成したため、比較的浅い溝にすること
ができ、比較的薄い基板を使用しても、基板の機械的強
度が低下しにくくなる効果がある。
【0204】図29は、本発明の実施形態(10)を示した
ものであって、(a)は組み立て前の各基板の構成、
(b)は各基板を結合した状態におけるZ−Z断面図を
それぞれ示す。図27におけると同じものを同じ番号で
示し、139p,139gは、それぞれ副基板130に
形成された突起と溝である。
【0205】実施形態(10)は、基板1に対して、半導体
レーザチップ2を搭載した副基板110と、レンズ3を
搭載した副基板120と、光導波路(図示せず)を形成
した副基板130とを含む光学装置を例示し、溝と突起
とによって、位置合わせと高さの調節とを行なう例を示
している。
【0206】図29において、副基板130はシリコン
基板であり、導波路は石英導波路である。図中、132
はアンダークラッド層,コア層,およびオーバークラッ
ドに用いられた光導波路材料層である。副基板130上
の副基板位置合わせ溝139gはダイシングソーによっ
て形成した。
【0207】なお、本実施形態においても、光導波路
に、ガラス製副基板に金属イオンを拡散して形成したも
のを使用可能なことはいうまでもない。
【0208】次に、複数の独立したサブユニットを形成
し、かつ、複数の独立したサブユニットに部品を搭載し
たのち、位置合わせ用嵌合部材を用いて、複数のサブユ
ニットを位置合わせして、光結合する実施形態を説明す
る。
【0209】図30は、本発明の実施形態(11)を示した
ものであって、(a)はレーザ部とレンズ部との組立前
の状態、(b)はレーザ部とレンズ部とを組み立てた状
態、(c)はレーザ部とレンズ部とを一体化した状態を
それぞれ示す。
【0210】実施形態(11)においては、基板を半導体レ
ーザチップ2を搭載するための副基板110と、レンズ
3を搭載するための副基板120とに区分し、それぞれ
の副基板に、副嵌合基板210と副嵌合基板220を組
み合わせて、それぞれサブユニットを形成する。
【0211】図30において、(a),(b)は、サブ
ユニットの組立方法を説明するものである。フォトリソ
グラフィと異方性エッチングによって、副基板110
に、副基板位置合わせ溝118,119を形成し、副嵌
合基板210に溝217と副嵌合基板位置合わせ溝21
8,219を形成する。次に、副基板110に、円柱状
の位置合わせ用嵌合部材9と半導体レーザチップ2を搭
載し、さらに副嵌合基板210を重ね合わせて、図30
(b)に示すサブユニット1000を形成する。この
際、位置合わせ用嵌合部材9に、副基板位置合わせ溝1
18と副基板位置合わせ溝218とを嵌合させて位置合
わせを行なう。
【0212】同様に、副基板120と副嵌合基板220
とを重ね合わせて、他のサブユニット2000を形成す
る。この際、位置合わせ用嵌合部材8に、副基板位置合
わせ溝129と副基板位置合わせ溝229を嵌合させて
位置合わせを行なう。
【0213】サブユニット1000には、溝119と溝
219とによって、嵌合部材受容穴10が形成されてい
る。嵌合部材受容穴10に、位置合わせ用嵌合部材8を
挿入して嵌合させることによって、サブユニット100
0とサブユニット2000とを結合して、図30(c)
に示すように、一体化して光結合された光学部品を形成
する。
【0214】図31は、実施形態(11)によるサブユニッ
トの説明図であって、サブユニットの高さ調節に関連す
る要部を示し、実施形態(11)における、高さ調節方法を
説明するものである。(a)はサブユニット1000を
図30(b)のA方向から見た図、(b)はサブユニッ
ト2000を図30(b)のB方向から見た図、(c)
は図30(c)のZ−Z断面図である。図中、2iおよ
び8iは、それぞれ半導体レーザチップ2と位置合わせ
用嵌合部材8の仮想位置を示している。
【0215】図31(b),(c)に示すように、溝1
29と溝229の幅を狭くして、副基板120と副基板
220との間に、間隔を形成することによって、半導体
レーザの出射ビームが通過する空間を確保することがで
きる。
【0216】なお、実施形態(11)においても、副基板1
20と副基板220に、ビーム通過溝を形成してもよ
い。この場合は、溝119および溝229の幅を、溝1
19および溝219と同じにする。さらに、ファイバガ
イド溝を設けて、光ファイバをガイドしてもよい。
【0217】図32は、本発明の実施形態(12)を示した
ものであって、ビーム通過溝を形成し、かつファイバガ
イド溝で光ファイバをガイドした実施形態を示す。
(a)は各サブモジュールの組立前の状態を示す鳥瞰
図、(b)はX−Xで切断した場合の、半導体レーザチ
ップを含むサブモジュールの断面図、(c)は同じくレ
ンズを含むサブモジュールの断面図である。127は基
板120に形成されたビーム通過溝、227は基板22
0に形成されたビーム通過溝、123は基板120に形
成されたファイバガイド溝、227は基板220に形成
されたファイバガイド溝である。
【0218】実施形態(11)によれば、半導体レーザを搭
載する基板と、レンズを搭載する基板とを分離できるの
で、ビーム通過溝127,227の形成が容易になる。
本実施形態のように、ビーム通過溝127とビーム通過
溝227とを形成すれば、副基板120と副嵌合基板2
20の間隔は小さくてもよい。
【0219】実施形態(12)を用いると、二つのサブユニ
ットを、あたかもコネクタのように着脱可能になる。そ
のため、例えば半導体レーザチップが故障した場合のよ
うに、一方のサブユニットが不良である場合の、交換が
容易になる。さらに、組立時の検査等が容易になるとい
う効果も生じる。例えば、組立時に、サブユニットごと
に部品の特性と部品の位置ずれを検査して、良品のみを
組み合わせて、製品歩留りを向上させることができる。
【0220】図33は、本発明の実施形態(13)を示した
ものであって、サブモジュールの検査方法の具体例を示
している。(a)は検査装置の構成を示し、(b)はサ
ブモジュールの検査方法を示している。
【0221】検査装置3000は、ブロック140を用
いて、図30に示されたサブモジュール2000と、撮
像素子141とを一体化したものである。検査装置30
00の使用方法は、次のようなものである。
【0222】まず、サブユニット1000の嵌合部材受
容穴10を、検査装置3000に一体化されたサブユニ
ット2000の位置合わせ用嵌合部材8に嵌合させ、半
導体レーザチップから出射した光をレンズ収束させて、
撮像装置141に投影する。撮像装置141で撮像され
た画像をモニターテレビ142上で受像して、半導体レ
ーザチップから出射した光のスポット143が、予め設
定された範囲に入っている場合と、入らない場合とに区
分する。
【0223】半導体レーザチップから出射した光のスポ
ット143が、予め設定された範囲に入っている場合の
サブユニット1000を良品として選別し、予め設定さ
れた範囲に入らなかった場合のサブユニット1000を
不良品として除去する。
【0224】半導体レーザを含む光学装置では、半導体
レーザの位置合わせに最も高い精度を要求される。そこ
で、本実施形態のように、半導体レーザを含むサブユニ
ットの選別を行なうことによって、最も効率的に、光学
装置の歩留り向上を実現することができる。
【0225】実施形態(11)および実施形態(12)において
は、二つのサブユニットを組み合わせる場合を例示した
が、本発明に用いるサブユニットの数は、二つに限られ
るものではなく、三つ以上であってもよい。
【0226】図34は、本発明の実施形態(14)を示した
ものであって、半導体レーザを含むサブユニットと、レ
ンズを含むサブユニットに、さらに他のサブユニットを
組み合わせることを可能にするための光学装置の構成例
を示している。図中、(a)は各サブユニットの組立前
の状態を示す鳥瞰図、(b)は半導体レーザ部とレンズ
部を組み立てた状態を示す図、(c)は半導体レーザ部
とレンズ部を一体化した状態を示す図である。
【0227】図34に示すように、サブユニット200
1の位置合わせ用嵌合部材8を長くして、サブユニット
1001を一体化したのちに、反対側に余長の部分があ
るようにすれば、この部分にさらに他のサブユニットを
連結することが可能となる。このようにすることによっ
て、さらに複雑な光学装置の形成が容易になる。また、
このような構成とすることによって、サブユニットごと
に検査可能となるので、製品の歩留り向上が容易になる
効果を生じる。
【0228】図30,図32,図34に示された実施形
態のように、二つ以上のサブユニットを組み合わせる方
法は、図16,図18,図19に示された実施形態にも
適用可能である。
【0229】図35は、本発明の実施形態(15)を示した
ものであって、二つ以上のサブユニットを組み合わせる
他の例を示し、(a)は各サブユニットの組立前の状態
を示す鳥瞰図、(b)は両サブユニットを組み立てた状
態のX−X断面図である。
【0230】この実施形態は、図14,図19の実施形
態に用いた部材に、新たに副嵌合基板210を組み合わ
せたサブユニット1002と、基板1b上に、レンズ3
bとフェルール32を付した光ファイバ31を搭載し、
副嵌合基板220を組み合わせたサブユニット2002
とを組み合わせて形成されている。
【0231】図35において、11b,13b,19b
は、それぞれ、レンズガイド溝,ファイバガイド溝およ
び位置合わせ用嵌合部材8が嵌合すべき溝である。図3
5(b)に示す断面図から明らかなように、本実施形態
によれば、光ビームが通過する空隙を容易に確保でき、
かつ、光ファイバとの光結合を行なうことかできる。ま
た、基板1を含むサブユニットで、半導体レーザの出力
光が平行化されているので、他の種々な光学系を含むサ
ブユニットを、容易に結合できるようになる。このよう
に、実施形態(30)によれば、光学系のシステム化が容易
になるという効果が得られる。
【0232】次に、半導体レーザチップを搭載した基板
と、レンズを搭載した基板との、他の組み合わせ方法
を、図36〜図42によって説明する。図36〜図42
において、ビーム通過溝17は、シリコンからなる基板
1を、異方性エッチングして形成したものである。
【0233】図36は、本発明の実施形態(16)を示した
ものであって、(a)はユニットの組立前の状態を示す
鳥瞰図、(b)は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面
図である。
【0234】本実施形態によれば、半導体レーザチップ
2をビーム通過溝17が形成された基板1上に搭載し、
かつ、レンズ3を他の基板200上に搭載して、両基板
を位置合わせして組み合わせても、基板表面による、半
導体レーザチップ2からの出射光の遮光を防止すること
ができる。
【0235】位置合わせには、基板1に形成した溝19
Aと、基板200に形成した溝209、および、これら
の溝に嵌合する球状の位置合わせ用嵌合部材8Aを用い
る。レンズ3は、ガイド溝201によって、位置決めを
行なう。
【0236】図37〜図42は、実施形態(16)を変形し
たものであって、以下それぞれについて説明する。
【0237】図37は、本発明の実施形態(17)を示した
ものであって、(a)はユニットの組立前の状態を示す
鳥瞰図、(b)は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面
図である。図36におけると、同じものを同じ番号で示
す。
【0238】本実施形態によれば、基板200の表面
に、ガイド溝203を形成するとともに、ビーム通過溝
17を、フェルール32を付した光ファイバ31のガイ
ドに使用するようにしたので、光ファイバの位置合わせ
も同時に可能になる。
【0239】図38は、本発明の実施形態(18)を示した
ものであって、(a)はユニットの組立前の状態を示す
鳥瞰図、(b)は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面
図である。図36におけると、同じものを同じ番号で示
す。
【0240】本実施形態によれば、基板1に、ビーム通
過溝17とガイド溝13とこれらを接続する帯状の溝1
8を形成し、基板200にビーム通過溝207を形成す
ることによって、フェルール32の直径が比較的小さい
場合でも、フェルール付き光ファイバ31をガイドする
ことができるようになる。
【0241】図39は、本発明の実施形態(19)を示した
ものであって、(a)はユニットの組立前の状態を示す
鳥瞰図、(b)は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面
図である。図36におけると、同じものを同じ番号で示
す。
【0242】本実施形態によれば、別の基板からなる光
ファイバ抑え板300を使用することによって、フェル
ールを有しない光ファイバ31の搭載が可能となる。
【0243】図36〜図39の実施形態においては、溝
19Aおよび209を4個形成し、球状の位置合わせ用
嵌合部材8Aを4個用いる例を示しているが、これらの
溝と位置合わせ用嵌合部材の数は、4個に限られるもの
ではない。3以上の多角形の頂点に溝19Aおよび20
9を形成し、球状の位置合わせ用嵌合部材8Aを各溝に
嵌合させる構造としてもよい。
【0244】例えば、最小3個ずつの溝と位置合わせ用
嵌合部材があれば、基板200を位置決めすることがで
きる。具体的には図36(a)において、半導体レーザ
チップ2側から見て光軸の左側に2個の溝を形成し、右
側に1個の溝を形成してもよい。
【0245】さらに、レンズ3をレンズと位置合わせ用
嵌合部材とに兼用し、半導体レーザチップ2側から見て
光軸の左右に1個ずつの溝19Aおよび209を形成
し、3個の溝と2個の位置合わせ用嵌合部材と1個のレ
ンズ兼位置合わせ用嵌合部材とにより構成される構造と
してもよい。
【0246】図40は、本発明の実施形態(20)を示した
ものであって、各基板を組み立てた断面図を示してい
る。
【0247】実施形態(20)に示すように、基板200に
溝204を形成し、半導体レーザチップ2からの出射光
26を平行化する構成とすることによって、他の光学部
材39を搭載することも可能となる。他の光学部材とし
ては、例えば、反射器,フィルタ,光アイソレータ等を
用いることができる。
【0248】図36は、本発明の実施形態(21)を示した
ものであって、実施形態(20)において、光学部材39
が、ハーフミラーからなる装置を例示している。
【0249】図41において、半導体レーザチップ等か
らなる発光装置2aから出射した光の一部は、レンズ3
a,ハーフミラー39,レンズ3bを経て、例えば光電
変換素子チップ2bに入射する。また発光装置2aから
出射した光の他の一部は、レンズ3a,ハーフミラー3
9,レンズ3dを経て、光ファイバ31に入射する。一
方、光ファイバ31から出射した光は、レンズ3d,ハ
ーフミラー39,レンズ3cを経て、例えば光電変換素
子チップ2cに入射する。
【0250】図中、帯状の溝18,183,184は、
レンズガイド溝11と、光ビーム通過溝17とを形成し
たのちに、ダイシングソーを用いて形成した、幅200
μm,深さ100μmの溝である。
【0251】図42は、本発明の実施形態(22)を示した
ものであって、実施形態(21)を変形した構成を示し、
(a) は、基板1を上側から見た平面図、(b),
(c)は基板1の製作工程を示す図である。
【0252】図42の実施形態は、図41の実施形態と
比較して、さらに多くの帯状の溝(181,182,1
83,184,185)を有し、半導体レーザチップや
光電変換素子チップのようなチップ(2a,2b,2
c),レンズ(3a,3b,3c,3d)およびフェル
ール32を有する光ファイバ31等を搭載している。
【0253】実施形態(22)の場合、基板1側にも、レン
ズガイド溝11a,11b,11c11dおよびレンズ
ガイド溝11eを形成する。本実施形態の基板1は、次
のようにして製作される。
【0254】まず、図42(b)のように、表面が(1
00)面のシリコン基板を異方性エッチングして、ガイ
ド溝11a,11b,11c,11d,11eおよび1
3を形成する。次いで、図42(b),図42(c)に
示すように、ダイシングソーを用いて点線Aに沿って切
り込みを入れ、幅200μm,深さ100μmの帯状溝
181,182,183,184,185を形成する。
なお、点線Aを挟む各溝の、最も接近する間口の間の間
隔は、50μm以下である。これら各溝に、光部品を嵌
合させることによって、図42(a)の光学装置が形成
される。
【0255】本実施形態によれば、各溝をエッチングに
よって、同時に形成するので、位置精度が向上し、か
つ、帯状の溝(181,182,183,184,18
5)のため、基板による遮光が防止される効果が生じ
る。
【0256】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
半導体レーザチップとレンズ等の光部品を搭載する光学
装置において、各光部品の横位置と高さを、高精度に調
節することが可能であるとともに、半導体レーザチップ
から出射された光が遮光されない程度に、基板表面から
見た光軸高さを、十分な高さとすることができるように
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビーム通過溝の形成方法の例を示す図であっ
て、(a)は基板の一部に溝を形成した状態を示し、
(b)は基板の全体に溝を形成した状態を示す。
【図2】本発明における問題解決のための手段(1)-1 を
示す図であって、(a)は第1の基板を示し、(b)は
第1の基板にビーム通過溝を形成した状態を示す。また
(c)は第2の基板を示し、(d)は第1の基板と第2
の基板とを位置合わせした状態を示す。
【図3】本発明における問題解決のための手段(1)-2 を
示す図である。
【図4】本発明における問題解決のための手段(2)-1 を
示す図であって、(a)は第1の基板と第2の基板を示
し、(b)は第1の基板と第2の基板とを組み立てる際
の状態を示す。
【図5】本発明における問題解決のための手段(2)-2 を
示す図である。
【図6】本発明における問題解決のための手段(3)-1 を
示す図であって、(a)は第1の基板と第2の基板の組
み立て方法を示す鳥瞰図、(b)は第1の基板と第2の
基板とを組み合わせた状態におけるX−X断面を示す。
【図7】本発明における問題解決のための手段(3)-2 を
示す図である。
【図8】本発明における問題解決のための手段(4)-1 を
示す図であって、(a)は第1の基板と第2の基板の組
み立て方法を示す鳥瞰図、(b)は第1の基板と第2の
基板とを組み合わせた状態におけるY−Y断面を示す。
【図9】本発明における問題解決のための手段(4)-2 を
示す図である。
【図10】本発明における高さの調節手段(1) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図11】本発明における高さの調節手段(2) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図12】本発明における高さの調節手段(3) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図13】本発明における高さの調節手段(4) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図14】本発明における高さの調節手段(5) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図15】本発明における高さの調節手段(6) を示す図
であって、(a)は側面図、(b)は側面図のA−A断
面図、(c)は側面図のB−B断面図である。
【図16】本発明の実施形態(1)-1 を示す図であって、
(a)は全体の組み立てを示す鳥瞰図、(b)は鳥瞰図
におけるZ−Z断面図である。
【図17】実施形態(1)-1 における基板の製造方法を説
明する図であって、(a),(b),(c)は製作の順
序を示す。
【図18】本発明の実施形態(1)-2 を示す図であって、
(a)は平面図、(b)は平面図をZ−Zで切断した断
面図、(c)は(b)の右側側面図(切断しない状
態)、(d)は(c)においてレンズ3のみを入れ替え
た図である。
【図19】本発明の実施形態(2) を示したものであっ
て、(a)は第1の例、(b)は第2の例をそれぞれ示
す。
【図20】本発明の実施形態(3) を示す図であって、
(a)は組み立て前の各基板の構成、(b)は各基板を
結合した状態をそれぞれ示す。
【図21】実施形態(3) による光学装置の断面構造図で
あって、(a),(b)は図15(b)のX−Xにおける
半導体レーザチップ搭載側およびレンズ搭載側の断面
図、(c)は同じくZ−Z断面図である。
【図22】本発明の実施形態(4) を示す図である。
【図23】本発明の実施形態(5) を示す図であって、
(a)は組み立て前の各基板の構成、(b),(c)は
各基板を結合した状態におけるX−X断面図をそれぞれ
示す。
【図24】本発明の実施形態(6) を示す図である。
【図25】本発明の実施形態(7) を示す図である。
【図26】本発明の実施形態(8) を示す図である。
【図27】本発明の実施形態(9) を示す図であって、
(a)は組み立て前の各基板の構成、(b)は各基板を
結合した状態におけるZ−Z断面図をそれぞれ示す。
【図28】実施形態(9) による光学装置の断面構造図で
あって、(a),(b)はそれぞれ異なる副基板の側断面
図を示す。
【図29】本発明の実施形態(10)を示す図であって、
(a)は組み立て前の各基板の構成、(b)は各基板を
結合した状態におけるZ−Z断面図をそれぞれ示す。
【図30】本発明の実施形態(11)を示す図であって、
(a)はレーザ部とレンズ部との組立前の状態、(b)
はレーザ部とレンズ部とを組み立てた状態、(c)はレ
ーザ部とレンズ部とを一体化した状態をそれぞれ示す。
【図31】実施形態(11)によるサブユニットの説明図で
あって、(a)はサブユニット1000を図25(b)
のA方向から見た図、(b)はサブユニット2000を
図25(b)のB方向から見た図、(c)は図25
(c)のZ−Z断面図である。
【図32】本発明の実施形態(12)を示す図であって、
(a)は各サブモジュールの組立前の状態を示す鳥瞰
図、(b)はX−Xで切断した場合の、半導体レーザチ
ップを含むサブモジュールの断面図、(c)は同じくレ
ンズを含むサブモジュールの断面図である。
【図33】本発明の実施形態(13)を示す図であって、
(a)は検査装置の構成を示し、(b)はサブモジュー
ルの検査方法を示す。
【図34】本発明の実施形態(14)を示す図であって、
(a)は各サブユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、
(b)はレーザ部とレーザ部を組み立てた状態を示す
図、(c)はレーザ部とレーザ部を一体化した状態を示
す。
【図35】本発明の実施形態(15)を示す図であって、
(a)は各サブユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、
(b)は両サブユニットを組み立てた状態のX−X断面
図である。
【図36】本発明の実施形態(16)を示す図であって、
(a)はユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、(b)
は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面図である。
【図37】本発明の実施形態(17)を示す図であって、
(a)はユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、(b)
は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面図である。
【図38】本発明の実施形態(18)を示す図であって、
(a)はユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、(b)
は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面図である。
【図39】本発明の実施形態(19)を示す図であって、
(a)はユニットの組立前の状態を示す鳥瞰図、(b)
は両基板を組み立てた状態のZ−Z断面図である。
【図40】本発明の実施形態(20)を示す図である。
【図41】本発明の実施形態(21)を示す図である。
【図42】本発明の実施形態(22)を示す図であって、
(a) は、基板1を上側から見た平面図、(b),
(c)は基板1の製作工程を示す図である。
【図43】第1の従来例を示す図であって、(a)は光
学部品の全体を示す斜視図、(b)は基板上における半
導体レーザチップとレンズとの配置を示す説明図であ
る。
【図44】第2の従来例を示す図であって、(a)は光
学部品の全体を示す斜視図、(b)は基板上における半
導体レーザチップとレンズとの配置を示す説明図であ
る。
【図45】第3の従来例を示す図である。
【図46】半導体レーザチップを実装用基板上に定接す
る方法(1) を説明する図であって、(a)は半導体レー
ザチップ上の突起と、基板のガイド溝とを用いる方法、
(b)は半導体レーザチップ上のマーカーと、基板上の
マーカーとを用いる方法を示す。
【図47】半導体レーザチップを実装用基板上に定接す
る方法(2) を説明する図であって、(a)はボンディン
グ用融材の溶融前、(b)はボンディング用融材の溶融
中、(c)はボンディング用融材の凝固後をそれぞれ示
す。
【図48】半導体レーザチップを実装用基板上に定接す
る方法(3) を説明する図である。
【図49】半導体レーザチップを実装用基板上に定接す
る方法を比較して説明する図であって、(a),
(b),(c)は、図41(a),(b)および図42
の場合の、光軸と基板表面との距離を定める要素の詳細
を示す。
【符号の説明】
1 基板 2 第1の光部品 3 第2の光部品 8 位置合わせ用嵌合部材 10 嵌合部材受容穴 11 光部品ガイド溝 17 ビーム通過溝 18 帯状の溝 19 位置合わせ用嵌合溝 81 位置合わせ用嵌合部材 82 位置合わせ用嵌合部材 110 副基板 119 副基板位置合わせ溝 120 副基板 121 ガイド溝 129 副基板位置合わせ溝 171 ビーム通過溝 181 帯状の溝 191 位置合わせ用嵌合溝 192 位置合わせ用嵌合溝 210 副嵌合基板 219 副嵌合基板位置合わせ溝 220 副嵌合基板 227 光ビーム通過溝 229 副嵌合基板位置合わせ溝

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、 該第1の光部品を共通基板上に載置し、該第2の光部品
    を、該共通基板の表面に設けられた該第2の光部品の一
    部分を収容して位置決めする光部品ガイド溝によってガ
    イドして載置するとともに、該共通基板上に、第2の光
    部品に対して第1の光部品と反対側に前記光部品ガイド
    溝の近傍から光軸に沿って光ビームが通過するビーム通
    過溝を形成し、さらに該共通基板上に、ビーム通過溝と
    直交し、かつ光部品ガイド溝とビーム通過溝の両者にそ
    れぞれ一部が重なるように帯状の溝を形成することによ
    って、共通基板の面より低い位置において、ビーム通過
    溝を通過する光ビームを遮らないようにしたことを特徴
    とする光学装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光学装置において、前
    記共通基板上に、前記第1の光部品と第2の光部品の間
    に、光軸に沿って光ビームが通過する第2のビーム通過
    溝を形成するとともに、該ビーム通過溝と直交し、かつ
    光部品ガイド溝とビーム通過溝の両者にそれぞれ一部が
    重なるように帯状の溝を形成することによって、共通基
    板の面より低い位置において、ビーム通過溝を通過する
    光ビームを遮らないようにしたことを特徴とする光学装
    置。
  3. 【請求項3】 前記共通基板がシリコン基板からなり、
    フォトリソグラフィによって形成したパターンをマスク
    にして、ウエットエッチングでシリコンに異方性エッチ
    ングすることによって、前記光部品ガイド溝と、断面が
    V字形のビーム通過溝を形成するとともに、該光部品ガ
    イド溝およびビーム通過溝の形成後に機械的な研削加工
    によって前記帯状の溝を形成することを特徴とする請求
    項1または請求項2に記載の光学装置。
  4. 【請求項4】 チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、 第1の光部品と第2の光部品が主面が平面である第1の
    副基板または第1の基板と第2の副基板または第2の基
    板の二つの異なる基板の表面に個々に別々に載置されて
    おり、かつ第1の副基板と第2の副基板が互いに位置合
    わせされることにより光ビームが通過するための空間を
    確保するように第1の副基板に載置された第1の光部品
    と第2の副基板に載置された第2の光部品の光軸の位置
    合わせが行なわれ、かつ光結合されていることを特徴と
    する光学装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の副基板と第2の副基板が、基
    板の主面に平行な面内に配置されていることを特徴とす
    る請求項4に記載の光学装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の基板と第2の基板が、各々の
    主面を対向させて配置されていることを特徴とする請求
    項4に記載の光学装置。
  7. 【請求項7】 前記第1の副基板あるいは第2の副基板
    の一方の基板の光軸に沿った基板表面に、 または第1の副基板あるいは第2の副基板の一方の基板
    の光軸に沿った基板表面に、エッチングによりまたは機
    械的な研削加工によってまたはエッチングと機械的な研
    削加工の組み合わせにより、光ビームを通過させる空間
    を確保するための光ビーム通過溝を形成したことを特徴
    とする請求項5または請求項6に記載の光学装置。
  8. 【請求項8】 請求項4または請求項5に記載の光学装
    置において、チップ状の第1の光部品と、球状または円
    柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致するよ
    うに配置することによって、該第1の光部品から該第2
    の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿っ
    て光ビームを形成する光学装置において、 共通基板上に、平行な少なくとも2本のV字形断面を有
    する位置合わせ用嵌合溝を形成し、第1の副基板上に、
    平行な少なくとも2本の前記位置合わせ用嵌合溝と同じ
    間隔のV字形断面を有する副基板位置合わせ溝を形成す
    るとともに、前記第1の光部品をその光軸が該副基板位
    置合わせ溝と平行になるように載置し、第2の副基板上
    に、平行な少なくとも2本の前記位置合わせ用嵌合溝と
    同じ間隔のV字形断面を有する副基板位置合わせ溝を形
    成するとともに、前記第2の光部品の一部分を収容して
    位置決めする光部品ガイド溝を設けて、該光部品ガイド
    溝に前記第2の光部品を嵌合させてその光軸が該副基板
    位置合わせ溝と平行になるように載置し、 前記共通基板上の位置合わせ用嵌合溝と、両副基板上の
    副基板位置合わせ溝との間に円柱状の位置合わせ用嵌合
    部材を挟み込むことによって、該第1の副基板と第2の
    副基板とが共通基板上に整列して載置され、前記第1の
    光部品と第2の光部品とが相対向して配置されて両者の
    光軸が一致することを特徴とする光学装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の光学装置において、前
    記第1の副基板の副基板位置合わせ溝と第2の副基板の
    副基板位置合わせ溝との幅を異ならせて、第1の副基板
    と第2の副基板の高さを変えることによって、前記第1
    の光部品と第2の光部品とが相対向して配置されて両者
    の光軸が一致することを特徴とする光学装置。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載の光学装置において、
    共通基板上の位置合わせ用嵌合溝と、第1の副基板上の
    副基板位置合わせ溝との間に第1の円柱状の位置合わせ
    用嵌合部材を挟み込み、共通基板上の位置合わせ用嵌合
    溝と、第2の副基板上の副基板位置合わせ溝との間に第
    2の円柱状の位置合わせ用嵌合部材を挟み込むととも
    に、第1の位置合わせ用嵌合部材と第2の位置合わせ用
    嵌合部材との太さを異ならせて、第1の副基板と第2の
    副基板の高さを変えることによって、前記第1の光部品
    と第2の光部品とが相対向して配置されて両者の光軸が
    一致することを特徴とする光学装置。
  11. 【請求項11】 請求項4または請求項5に記載の光学
    装置において、チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、共通基板上
    に、4個の逆ピラミッド状の位置合わせ用嵌合溝を長方
    形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌
    合手段または3個の逆ピラミッド状の位置合わせ用嵌合
    溝を三角形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合
    わせ用嵌合手段を少なくとも2組設け、第1の副基板上
    に、該共通基板の1組の位置合わせ用嵌合手段の各位置
    合わせ用嵌合溝に対応する位置に4個の逆ピラミッド状
    の位置合わせ嵌合溝を長方形の頂点に相当する位置に配
    置してなる位置合わせ用嵌合手段または3個の逆ピラミ
    ッド状の位置合わせ用嵌合溝を三角形の頂点に相当する
    位置に配置してなる位置合わせ用嵌合手段を設けるとと
    もに、前記第1の光部品をその光軸が該長方形の少なく
    とも2辺の内側または該三角形の頂点で囲まれた部分の
    内側に相当する領域の上空を通過するように載置し、 前記第2の副基板上に、該共通基板の他の1組の位置合
    わせ用嵌合手段の各位置合わせ用嵌合溝に対応する位置
    に4個の逆ピラミッド状の位置合わせ溝を長方形の頂点
    に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌合手段ま
    たは3個の逆ピラミッド状の位置合わせ用嵌合溝を三角
    形の頂点に相当する位置に配置してなる位置合わせ用嵌
    合手段を設けるとともに、該長方形の少なくとも2辺の
    延長線上の内側に相当する領域または該三角形の内側を
    見通せる部位に形成された前記第2の光部品の一部分を
    収容して位置決めする光部品ガイド溝に前記第2の光部
    品を載置し、 共通基板上の各位置合わせ用嵌合溝と、両副基板上の副
    基板位置合わせ溝との間に球状の位置合わせ用嵌合部材
    を挟み込むことによって、該第1の副基板と第2の副基
    板とが共通基板上に整列して載置され、第1の光部品と
    第2の光部品とが相対向して配置されて両者の光軸が一
    致することを特徴とする光学装置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の光学装置におい
    て、両副基板位置合わせ用嵌合溝の幅を異ならせて、両
    副基板の高さを変えることによって、前記第1の光部品
    と第2の光部品とが相対向して配置されて両者の光軸が
    一致することを特徴とする光学装置。
  13. 【請求項13】 請求項11に記載の光学装置におい
    て、共通基板上の位置合わせ用嵌合溝と、副基板上のそ
    れぞれの副基板位置合わせ溝との間に球状の位置合わせ
    用嵌合部材を挟み込むとともに、両副基板の位置合わせ
    用嵌合部材の直径を異ならせて、両副基板の高さを変え
    ることによって、前記第1の光部品と第2の光部品とが
    相対向して配置されて両者の光軸が一致することを特徴
    とする光学装置。
  14. 【請求項14】 請求項7または請求項8から請求項1
    3までのうちのいずれかに記載の光学装置において、前
    記共通基板上または前記第2の副基板上または前記共通
    基板と第2の副基板の両方の基板上に、前記光軸に沿っ
    て該共通基板または第2の副基板の一方の端部から他方
    の端部にわたって、光ビームを通過させるための光ビー
    ム通過溝を、機械的な研削加工によって形成したことを
    特徴とする光学装置。
  15. 【請求項15】 請求項4または請求項5に記載の光学
    装置において、チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、第1の副基
    板上に、平行な少なくとも2本のV字形断面を有する第
    1の副基板位置合わせ溝を形成するとともに、前記第1
    の光部品をその光軸が該副基板位置合わせ溝と平行にな
    るように載置し、第1の副嵌合基板上に、平行な少なく
    とも2本のV字形断面を有する前記副基板位置合わせ溝
    と同じ間隔の第1の副嵌合基板位置合わせ溝を形成し、
    該第1の副基板と第1の副嵌合基板とを重ね合わせて、
    前記第1の副基板位置合わせ溝と前記第1の副嵌合基板
    位置合わせ溝とからなる、嵌合部材受容穴を有する第1
    のサブユニットを形成し、 第2の副基板上に、平行な少なくとも2本のV字形断面
    を有する第2の副基板位置合わせ溝を形成するととも
    に、前記第2の光部品の一部分を収容して位置決めする
    光部品ガイド溝を設けて、該光部品ガイド溝に前記第2
    の光部品を嵌合させてその光軸が該副基板位置合わせ溝
    と平行になるように載置し、第2の副嵌合基板上に、平
    行な少なくとも2本のV字型断面を有する前記副基板位
    置合わせ溝と同じ間隔の第2の副嵌合基板位置合わせ溝
    を形成し、前記第2の副基板位置合わせ溝と前記第2の
    副嵌合基板位置合わせ溝とに円柱状の位置合わせ用嵌合
    部材を嵌合させて、該第2の副基板と第2の副嵌合基板
    とを重ね合わせて、第2のサブユニットを形成し、 該第2のサブユニットから突き出している前記位置合わ
    せ用嵌合部材に、前記第1のサブユニットの嵌合部材受
    容穴を嵌合させることによって、前記第1の副基板と第
    2の副基板とが整列して配置され、前記第1の光部品と
    第2の光部品とが相対向して配置されて両者の光軸が一
    致することを特徴とする光学装置。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の光学装置におい
    て、前記第1の副基板位置合わせ溝と第2の副基板位置
    合わせ溝との幅を異ならせて、それぞれの副基板と副嵌
    合基板との高さを異ならせることによって、前記第1の
    光部品と第2の光部品とが相対向して配置されて両者の
    光軸が一致することを特徴とする光学装置。
  17. 【請求項17】 請求項7,請求項15または請求項1
    6のいずれかに記載の光学装置において、前記第2の副
    嵌合基板上または前記第2の副基板上または前記第2の
    副嵌合基板と前記第2の副基板の両方の基板上に、前記
    光軸に沿って該第2の副嵌合基板上または前記第2の副
    基板上または前記第2の副嵌合基板と前記第2の副基板
    の両方の基板上の一方から他方の端部にわたって、光ビ
    ームを通過させるための光ビーム通過溝を、機械的な研
    削加工によって形成したことを特徴とする光学装置。
  18. 【請求項18】 請求項7,請求項14または請求項1
    7のいずれかに記載の光学装置において、前記共通基板
    または第2の副基板または前記第2の副嵌合基板にシリ
    コン基板を用い、前記位置合わせ用嵌合溝または副基板
    位置合わせ溝または副嵌合基板位置合わせ溝をフォトリ
    ソグラフィで形成したパターンをマスクとしてウエット
    エッチングによってシリコンを異方性エッチングして形
    成したのちに、前記ビーム通過溝を機械的な研削加工に
    よって形成したことを特徴とする光学装置。
  19. 【請求項19】 請求項4または請求項5に記載の光学
    装置において、チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、共通基板上
    に、1個の台形の位置合わせ用突起または複数の台形の
    位置合わせ用突起でかつ一定の周期で平行に形成された
    突起のいずれかにより構成されてなる位置合わせ用嵌合
    手段を少なくとも2組設け、第1の副基板上に、前記位
    置合わせ用突起と嵌合すべき1個のV字形断面を有する
    副基板位置合わせ用溝または複数のV字形断面を有する
    副基板位置合わせ用溝でかつ前記複数の台形の位置合わ
    せ用突起と同じ周期で平行に形成された溝のいずれかに
    より構成されてなる位置合わせ用嵌合手段を少なくとも
    2組設けるとともに、該2組の位置合わせ用嵌合手段の
    間の領域に前記第1の光部品を載置し、 前記第2の副基板上に、前記位置合わせ用突起と嵌合す
    べき1個のV字形断面を有する副基板位置合わせ用溝ま
    たは複数のV字形断面を有する副基板位置合わせ用溝で
    かつ前記複数の台形の位置合わせ用突起と同じ周期で平
    行に形成された溝のいずれかにより構成されてなる位置
    合わせ用嵌合手段を少なくとも2組設けるとともに、該
    2組の位置合わせ用嵌合手段の間の領域に前記第2の光
    部品の一部分を収容して位置決めする光部品ガイド溝を
    設けて、該光部品ガイド溝に前記第2の光部品を嵌合さ
    せてその光軸が該副基板位置合わせ溝に平行になるよう
    に載置し、 前記共通基板上の位置合わせ用突起に、前記第1の副基
    板上の副基板位置合わせ用溝と、前記第2の副基板上の
    副基板位置合わせ用溝とを嵌合させることによって、該
    第1の副基板と第2の副基板とが共通基板上に整列して
    載置され、前記第1の光部品と第2の光部品とが相対向
    して配置されて両者の光軸が一致することを特徴とする
    光学装置。
  20. 【請求項20】 請求項19に記載の光学装置におい
    て、前記第1の副基板上の副基板位置合わせ用溝と第2
    の副基板上の副基板位置合わせ用溝との幅を異ならせ
    て、両副基板の高さを変えることによって、前記第1の
    光部品と第2の光部品とが相対向して配置されて両者の
    光軸が一致することを特徴とする光学装置。
  21. 【請求項21】 請求項7から請求項20までのうちの
    いずれかに記載の光学装置において、前記第2の副基板
    上に、前記光軸に沿って該副基板の一方の端部から他方
    の端部にわたって、光ビームを通過させるための光ビー
    ム通過溝を、機械的な研削加工によって形成したことを
    特徴とする光学装置。
  22. 【請求項22】 請求項4または請求項6に記載の光学
    装置において、チップ状の第1の光部品と、球状または
    円柱状の第2の光部品とを、それぞれの光軸が一致する
    ように配置することによって、該第1の光部品から該第
    2の光部品を結ぶ方向およびその延長上に前記光軸に沿
    って光ビームを形成する光学装置において、第1の基板
    上に、複数の逆ピラミッド型の位置合わせ用嵌合溝が形
    成されているとともに、該第1の基板上に前記第1の光
    部品が該第1の光部品の光軸が前記位置合わせ用嵌合溝
    で囲まれた領域内の上空を通過するように載置され、さ
    らに該第1の基板における該第1の光部品の光軸に対応
    する位置に断面がV字形または逆台形のビーム通過溝が
    該光部品と該第1の基板の端部との間に形成され、 第2の基板上に、複数の逆ピラミッド型の位置合わせ用
    嵌合溝が、前記第1の基板の位置合わせ用嵌合溝に対応
    する位置に形成されているとともに、該位置合わせ用嵌
    合溝によって囲まれた領域内に前記第2の光部品の一部
    分を収容して位置決めする光部品ガイド溝が設けられか
    つ該光部品ガイド溝に前記第2の光部品が嵌合されてお
    り、 該第1の基板の位置合わせ用嵌合溝と第2の基板の位置
    合わせ用嵌合溝とに、球体からなる位置合わせ用嵌合部
    材を嵌合して、該第1の基板と第2の基板とを位置合わ
    せすることによって、該第1の基板と第2の基板とが整
    列して配置され、前記第1の光部品と第2の光部品とが
    相対向して配置されて両者の光軸が一致することを特徴
    とする光学装置。
  23. 【請求項23】 請求項7または請求項22に記載の光
    学装置において、前記第2の基板上に、前記光軸に沿っ
    て該第2の基板の一方の端部から他方の端部にわたっ
    て、光ビームを通過させるための光ビーム通過溝を、機
    械的な研削加工によって形成したことを特徴とする光学
    装置。
  24. 【請求項24】 請求項21または請求項23に記載の
    光学装置において、前記第2の副基板または前記第2の
    基板にシリコン基板を用い、前記第2の光部品に対応す
    る光部品ガイド溝と前記副基板位置合わせ溝または前記
    位置合わせ用嵌合溝をフォトリソグラフィで形成したパ
    ターンをマスクとしてウエットエッチングによってシリ
    コンを異方性エッチングして形成したのちに、前記ビー
    ム通過溝を機械的な研削加工によって形成したことを特
    徴とする光学装置。
  25. 【請求項25】 請求項1から請求項24までのうちの
    いずれかに記載の光学装置において、 前記第2の光部品が球状であるときは、前記光部品ガイ
    ド溝が逆ピラミッド型の溝であり、前記第2の光部品が
    円柱状であるときは、前記光部品ガイド溝が間口が矩形
    で、該矩形の相対する2辺に垂直な断面がV字形で、相
    対する他の2辺に垂直な断面が逆台形の溝であることを
    特徴とする光学装置。
JP7236407A 1995-09-14 1995-09-14 光学装置 Withdrawn JPH0980273A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7236407A JPH0980273A (ja) 1995-09-14 1995-09-14 光学装置
US08/671,507 US5757999A (en) 1995-09-14 1996-06-27 Optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7236407A JPH0980273A (ja) 1995-09-14 1995-09-14 光学装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0980273A true JPH0980273A (ja) 1997-03-28

Family

ID=17000305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7236407A Withdrawn JPH0980273A (ja) 1995-09-14 1995-09-14 光学装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5757999A (ja)
JP (1) JPH0980273A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965166B2 (en) 1999-02-24 2005-11-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device of chip-on-chip structure
US7483616B2 (en) 2004-03-18 2009-01-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide
JP2018124394A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 国立大学法人福井大学 光ビーム投影装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6147817A (en) * 1997-12-11 2000-11-14 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Optical module
JP2000196175A (ja) * 1998-12-28 2000-07-14 Toshiba Corp サブキャリア及び半導体装置
US6219470B1 (en) * 1999-09-23 2001-04-17 Xiang Zheng Tu Wavelength division multiplexing transmitter and receiver module
DE60028330T2 (de) * 1999-12-24 2007-05-10 The Furukawa Electric Co., Ltd. Flip-chip-Zusammenbau eines optischen Moduls und Ausrichtung mit Hilfe von Nuten und Glasfasern
JP2001330762A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Oki Electric Ind Co Ltd 光モジュール
JP2003107295A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Opnext Japan Inc 光伝送モジュール
EP1207412A3 (de) * 2000-11-16 2004-03-17 Infineon Technologies AG Optoelektronisches Mikromodul
US6920267B2 (en) * 2002-05-13 2005-07-19 Alps Electric Co., Ltd Optical coupling device and manufacturing method thereof
US7031576B2 (en) * 2003-07-25 2006-04-18 National Semiconductor Corporation Connectorized silicon bench for passively aligning optical fibers
US7993969B2 (en) * 2006-08-10 2011-08-09 Infineon Technologies Ag Method for producing a module with components stacked one above another
US20110164848A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Alcatel-Lucent Usa Inc. Ball Lens Holder For A Planar Lightwave Circuit Device
US9921378B2 (en) * 2015-04-17 2018-03-20 Cisco Technology, Inc. Optical bench for aligning an optical device
US12130470B2 (en) * 2021-10-25 2024-10-29 Globalfoundries U.S. Inc. PIC die and package with multiple level and multiple depth connections of fibers to on-chip optical components
TWM636164U (zh) * 2022-09-14 2023-01-01 上詮光纖通信股份有限公司 光學元件組裝對準結構

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938564B2 (ja) * 1979-09-20 1984-09-18 松下電器産業株式会社 結合器
JPS6315908A (ja) * 1986-07-08 1988-01-23 松下精工株式会社 テ−ブル
DE3809396A1 (de) * 1988-03-21 1989-10-05 Siemens Ag Optischer sende- und empfangsmodul

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965166B2 (en) 1999-02-24 2005-11-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device of chip-on-chip structure
US7483616B2 (en) 2004-03-18 2009-01-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide
JP2018124394A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 国立大学法人福井大学 光ビーム投影装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5757999A (en) 1998-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5574811A (en) Method and apparatus for providing optical coupling between optical components
JP4559327B2 (ja) レンズを用いた光モジュールのアラインメント方法およびその方法で作成した光モジュール
JPH0980273A (ja) 光学装置
US6832013B1 (en) Hybrid integration of active and passive optical components on an Si-board
EP0642045A1 (en) Hybrid optical IC with optical axes at different level
EP0466134A2 (en) Method and device for passive alignment of diode lasers and optical fibers
JP3179743B2 (ja) フォトニクス装置の製造方法
JP3889247B2 (ja) 光モジュールおよびその組立て方法
JPH04261076A (ja) 光学素子の製造方法
WO2007108508A1 (ja) 光モジュール
US5859942A (en) Optical coupling device
JP2007133011A (ja) 光結合構造およびその製造方法、光モジュール
JP3256489B2 (ja) 光結合構造、光デバイス、それらの製造方法及び製造装置
US5572615A (en) Waveguide type optical device
JP3168297B2 (ja) 光学素子取り付け方法
US20230114532A1 (en) Alignment of photonic system components using a reference surface
JPH07199006A (ja) 光サブアセンブリ及び光モジュール
JP2002350673A (ja) 光モジュールおよびその組立て方法
JP3202296B2 (ja) 半導体レーザアレイとシングルモードファイバアレイとの光結合構造
JP2823887B2 (ja) 光ユニットの製造方法及び製造装置
JP2002062458A (ja) 光モジュールおよびその組立方法、光モジュールを用いた映像表示装置
WO2004102236A2 (en) A side coupled optical waveguide device
JP2002258118A (ja) 光半導体モジュールの製造方法および製造装置
JPH03149510A (ja) 半導体レーザ光ファイバ結合装置およびその製造方法
JP2000047070A (ja) 光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20021203